Tā kā globālā akvakultūras nozare turpina paplašināties, tradicionālie lauksaimniecības modeļi saskaras ar daudzām problēmām, tostarp neefektīvu ūdens kvalitātes pārvaldību, neprecīzu izšķīdušā skābekļa monitoringu un augstu lauksaimniecības risku. Šajā kontekstā ir parādījušies optiskie izšķīdušā skābekļa sensori, kuru pamatā ir optiskie principi, pakāpeniski aizstājot tradicionālos elektroķīmiskos sensorus ar to priekšrocībām, ko sniedz augsta precizitāte, darbība bez apkopes un monitorings reāllaikā, kļūstot par neaizstājamu pamataprīkojumu mūsdienu viedajās zivsaimniecībās. Šajā rakstā sniegta padziļināta analīze par to, kā optiskie izšķīdušā skābekļa sensori, izmantojot tehnoloģiskas inovācijas, risina nozares problēmas, demonstrē to izcilo sniegumu lauksaimniecības efektivitātes uzlabošanā un risku mazināšanā, izmantojot praktiskus piemērus, un tiek pētītas šīs tehnoloģijas plašās perspektīvas akvakultūras intelektiskas pārveides veicināšanā.
Nozares problēmas: tradicionālo izšķīdušā skābekļa monitoringa metožu ierobežojumi
Akvakultūras nozare jau sen saskaras ar ievērojamām problēmām izšķīdušā skābekļa monitoringā, kas tieši ietekmē lauksaimniecības panākumus un ekonomiskos ieguvumus. Tradicionālajos lauksaimniecības modeļos lauksaimnieki parasti paļaujas uz manuālām dīķu pārbaudēm un pieredzi, lai novērtētu ūdenī izšķīdušā skābekļa līmeni, un šī pieeja ir ne tikai neefektīva, bet arī cieš no ievērojamiem kavējumiem. Pieredzējuši lauksaimnieki var netieši spriest par hipoksijas apstākļiem, novērojot zivju uzpeldēšanas paradumus vai izmaiņas barošanās modeļos, taču brīdī, kad šie simptomi parādās, bieži vien jau ir radušies neatgriezeniski zaudējumi. Nozares statistika liecina, ka tradicionālajās saimniecībās bez intelektiskām uzraudzības sistēmām zivju mirstība hipoksijas dēļ var sasniegt pat 5%.
Elektroķīmiskie izšķīdušā skābekļa sensori, kas ir iepriekšējās paaudzes monitoringa tehnoloģiju pārstāvji, ir zināmā mērā uzlabojuši monitoringa precizitāti, taču tiem joprojām ir daudz ierobežojumu. Šiem sensoriem nepieciešama bieža membrānas un elektrolīta nomaiņa, kā rezultātā rodas augstas uzturēšanas izmaksas. Turklāt tiem ir stingras prasības attiecībā uz ūdens plūsmas ātrumu, un mērījumi statiskās ūdenstilpēs ir pakļauti kropļojumiem. Vēl kritiskāk ir tas, ka elektroķīmiskie sensori ilgstošas lietošanas laikā piedzīvo signāla nobīdi un tiem ir nepieciešama regulāra kalibrēšana, lai nodrošinātu datu precizitāti, radot papildu slogu ikdienas saimniecības pārvaldībai.
Pēkšņas ūdens kvalitātes izmaiņas ir “neredzamie slepkavas” akvakultūrā, un krasas izšķīdušā skābekļa svārstības bieži vien ir agrīnas ūdens kvalitātes pasliktināšanās pazīmes. Karstās sezonās vai pēkšņu laika apstākļu maiņās izšķīdušā skābekļa līmenis ūdenī var strauji samazināties īsā laika periodā, apgrūtinot tradicionālajām monitoringa metodēm šo izmaiņu savlaicīgu uztveršanu. Tipisks gadījums notika Baitana ezera akvakultūras bāzē Huanganas pilsētā, Hubei provincē: nespējas savlaicīgi noteikt anomālu izšķīdušā skābekļa līmeni dēļ pēkšņa hipoksija izraisīja gandrīz pilnīgus zaudējumus desmitiem akru zivju dīķu, kā rezultātā tiešie ekonomiskie zaudējumi pārsniedza vienu miljonu juaņu. Līdzīgi incidenti bieži notiek visā valstī, izceļot tradicionālo izšķīdušā skābekļa monitoringa metožu trūkumus.
Inovācijas izšķīdušā skābekļa monitoringa tehnoloģijās vairs nav tikai saistītas ar lauksaimniecības efektivitātes uzlabošanu, bet arī ar visas nozares ilgtspējīgu attīstību. Tā kā lauksaimniecības blīvums turpina pieaugt un vides prasības kļūst stingrākas, nozares pieprasījums pēc precīzas, reāllaika un maz apkopes prasīgām izšķīdušā skābekļa monitoringa tehnoloģijām kļūst arvien steidzamāks. Tieši uz šī fona optiskie izšķīdušā skābekļa sensori ar savām unikālajām tehniskajām priekšrocībām ir pakāpeniski ienākuši akvakultūras nozares redzeslokā un sākuši pārveidot nozares pieeju ūdens kvalitātes pārvaldībai.
Tehnoloģiskais sasniegums: optisko sensoru darbības principi un būtiskas priekšrocības
Optisko izšķīdušā skābekļa sensoru pamattehnoloģija ir balstīta uz fluorescences dzēšanas principu — inovatīvu mērīšanas metodi, kas ir pilnībā pārveidojusi tradicionālo izšķīdušā skābekļa monitoringu. Kad sensora izstarotā zilā gaisma apstaro īpašu fluorescējošu materiālu, materiāls tiek ierosināts un izstaro sarkanu gaismu. Skābekļa molekulām piemīt unikāla spēja pārnest enerģiju (radot dzēšanas efektu), tāpēc izstarotās sarkanās gaismas intensitāte un ilgums ir apgriezti proporcionāls skābekļa molekulu koncentrācijai ūdenī. Precīzi izmērot fāzes starpību starp ierosināto sarkano gaismu un atsauces gaismu un salīdzinot to ar iekšējām kalibrēšanas vērtībām, sensors var precīzi aprēķināt izšķīdušā skābekļa koncentrāciju ūdenī. Šis fizikālais process neietver ķīmiskas reakcijas, tādējādi izvairoties no daudzajiem tradicionālo elektroķīmisko metožu trūkumiem.
Salīdzinot ar tradicionālajiem elektroķīmiskajiem sensoriem, optiskajiem izšķīdušā skābekļa sensoriem ir visaptverošas tehniskas priekšrocības. Pirmkārt, tie nepatērē skābekli, kas nozīmē, ka tiem nav īpašu prasību attiecībā uz ūdens plūsmas ātrumu vai maisīšanu, padarot tos piemērotus dažādām lauksaimniecības vidēm — neatkarīgi no tā, vai statiskie dīķi vai plūstošas tvertnes var nodrošināt precīzus mērījumu rezultātus. Otrkārt, tie ir izcili mērījumu rezultāti: jaunākās paaudzes optiskie sensori var sasniegt reakcijas laiku, kas ir mazāks par 30 sekundēm, un precizitāti ±0,1 mg/l, kas ļauj tiem uztvert smalkas izmaiņas izšķīdušā skābekļa daudzumā. Turklāt šiem sensoriem parasti ir plašs sprieguma padeves diapazons (DC 10–30 V), un tie ir aprīkoti ar RS485 komunikācijas saskarnēm, kas atbalsta MODBUS RTU protokolu, padarot tos viegli integrējamus dažādās uzraudzības sistēmās.
Ilgstoša darbība bez apkopes ir viena no populārākajām optisko izšķīdušā skābekļa sensoru īpašībām lauksaimnieku vidū. Tradicionālajiem elektroķīmiskajiem sensoriem ir nepieciešama regulāra membrānas un elektrolīta nomaiņa, savukārt optiskie sensori pilnībā likvidē šos palīgmateriālus, un to kalpošanas laiks pārsniedz vienu gadu, ievērojami samazinot ikdienas apkopes izmaksas un darba slodzi. Lielas recirkulācijas akvakultūras bāzes tehniskais direktors Šaņdunā atzīmēja: “Kopš pārejas uz optiskajiem izšķīdušā skābekļa sensoriem mūsu apkopes personāls ir ietaupījis aptuveni 20 stundas mēnesī sensoru apkopei, un datu stabilitāte ir ievērojami uzlabojusies. Mums vairs nav jāuztraucas par viltus trauksmēm, ko izraisa sensoru nobīde.”
Runājot par aparatūras konstrukciju, mūsdienu optiskie izšķīdušā skābekļa sensori pilnībā ņem vērā arī akvakultūras vides unikālās īpašības. Augsta aizsardzības līmeņa korpusi (parasti sasniedzot IP68) pilnībā novērš ūdens iekļūšanu, un apakšdaļa ir izgatavota no 316 nerūsējošā tērauda, kas nodrošina ilgstošu izturību pret sāls un sārmu koroziju. Sensori bieži ir aprīkoti ar NPT3/4 vītņotām saskarnēm, kas nodrošina vienkāršu uzstādīšanu un fiksēšanu, kā arī ar ūdensnecaurlaidīgiem cauruļu savienojumiem, lai apmierinātu uzraudzības vajadzības dažādos dziļumos. Šīs konstrukcijas detaļas nodrošina sensoru uzticamību un izturību sarežģītās lauksaimniecības vidēs.
Jāatzīmē, ka viedās funkcijas pievienošana ir vēl vairāk uzlabojusi optisko izšķīdušā skābekļa sensoru praktiskumu. Daudziem jaunajiem modeļiem ir iebūvēti temperatūras raidītāji ar automātisku temperatūras kompensāciju, kas efektīvi samazina ūdens temperatūras svārstību radītās mērījumu kļūdas. Daži augstas klases produkti var arī reāllaikā pārsūtīt datus, izmantojot Bluetooth vai Wi-Fi, uz mobilajām lietotnēm vai mākoņplatformām, nodrošinot attālinātu uzraudzību un vēsturisko datu vaicājumus. Kad izšķīdušā skābekļa līmenis pārsniedz drošās robežas, sistēma nekavējoties nosūta brīdinājumus, izmantojot mobilos push paziņojumus, īsziņas vai balss norādes. Šis viedais uzraudzības tīkls ļauj lauksaimniekiem būt informētiem par ūdens kvalitātes apstākļiem un savlaicīgi veikt pretpasākumus pat ārpus objekta.
Šie sasniegumi optiskā izšķīdušā skābekļa sensoru tehnoloģijā ne tikai risina tradicionālo monitoringa metožu problēmas, bet arī nodrošina uzticamu datu atbalstu akvakultūras pārvaldības uzlabošanai, kalpojot par svarīgiem tehnoloģiskajiem pīlāriem nozares attīstības veicināšanā virzienā uz intelektu un precizitāti.
Lietojumprogrammu rezultāti: Kā optiskie sensori uzlabo lauksaimniecības efektivitāti
Optiskie izšķīdušā skābekļa sensori ir sasnieguši ievērojamus rezultātus praktiskajā akvakultūras pielietojumā, un to vērtība ir apstiprināta vairākos aspektos, sākot no masveida mirstības novēršanas līdz ražas un kvalitātes palielināšanai. Īpaši reprezentatīvs piemērs ir Baitana ezera akvakultūras bāze Huandžou rajonā, Huanganas pilsētā, Hubei provincē, kur tika uzstādīti astoņi 360 grādu visu laikapstākļu monitori un optiskie izšķīdušā skābekļa sensori, aptverot 2000 akrus ūdens virsmas 56 zivju dīķos. Tehniķis Cao Dzjans paskaidroja: “Izmantojot reāllaika uzraudzības datus elektroniskajos ekrānos, mēs varam nekavējoties noteikt novirzes. Piemēram, kad izšķīdušā skābekļa līmenis 1. monitoringa punktā uzrāda 1,07 mg/l, lai gan pieredze varētu liecināt, ka tā ir zondes problēma, mēs joprojām nekavējoties informējam lauksaimniekus, lai viņi pārbauda, nodrošinot absolūtu drošību.” Šis reāllaika uzraudzības mehānisms ir palīdzējis bāzei veiksmīgi novērst vairākus dīķu apgrozījuma negadījumus, ko izraisījusi hipoksija. Pieredzējis zvejnieks Liu Jumings atzīmēja: “Agrāk mēs uztraucāmies par hipoksiju, kad lija lietus un naktī nevarējām labi gulēt. Tagad, ar šīm “elektroniskajām acīm”, tehniķi paziņo mums par visiem novirzēm no normas, ļaujot mums laikus veikt piesardzības pasākumus.”
Augsta blīvuma lauksaimniecības scenārijos optiskajiem izšķīdušā skābekļa sensoriem ir vēl svarīgāka loma. Gadījuma izpēte no digitālās ekoloģiskās zivju noliktavas “Future Farm” Hudžou, Džedzjanas provincē, liecina, ka 28 kvadrātmetru tvertnē, kurā atrodas gandrīz 3000 džinu Kalifornijas asaru (apmēram 6000 zivju) — kas atbilst viena akra ielaiduma blīvumam tradicionālajos dīķos —, izšķīdušā skābekļa pārvaldība kļūst par galveno izaicinājumu. Izmantojot reāllaika uzraudzību ar optisko sensoru palīdzību un koordinētām intelektuālām aerācijas sistēmām, zivju noliktava veiksmīgi samazināja zivju mirstību, parādoties uz ūdens virsmas, no 5% iepriekš līdz 0,1%, vienlaikus panākot ražas pieaugumu par 10–20% uz vienu mu. Lauksaimniecības tehniķis Čens Juņsjans norādīja: “Bez precīziem izšķīdušā skābekļa datiem mēs neuzdrošinātos mēģināt panākt tik lielu ielaiduma blīvumu.”
Recirkulācijas akvakultūras sistēmas (RAS) ir vēl viena svarīga joma, kurā optiskie izšķīdušā skābekļa sensori demonstrē savu vērtību. “Blue Seed Industry Silicon Valley” Laižou līcī, Šaņdunā, ir uzbūvējusi 768 akru RAS darbnīcu ar 96 audzēšanas tvertnēm, kas katru gadu saražo 300 tonnas augstas kvalitātes zivju, izmantojot par 95% mazāk ūdens nekā ar tradicionālajām metodēm. Sistēmas digitālais vadības centrs izmanto optiskos sensorus, lai reāllaikā uzraudzītu pH līmeni, izšķīdušo skābekli, sāļumu un citus rādītājus katrā tvertnē, automātiski aktivizējot aerāciju, kad izšķīdušā skābekļa līmenis nokrītas zem 6 mg/l. Projekta vadītājs paskaidroja: “Tādas sugas kā leoparda koraļļu grupētāji ir ārkārtīgi jutīgi pret izšķīdušā skābekļa izmaiņām, apgrūtinot tradicionālo metožu spēju izpildīt to audzēšanas prasības. Precīza optisko sensoru uzraudzība ir nodrošinājusi mūsu izrāvienu pilnīgā mākslīgā audzēšanā.” Līdzīgi akvakultūras bāze Gobi tuksnesī Aksu, Siņdzjanā, ir veiksmīgi audzējusi augstas kvalitātes jūras veltes iekšzemē, tālu no okeāna, radot “jūras veltes no tuksneša” brīnumu, pateicoties optisko sensoru tehnoloģijai.
Optisko izšķīdušā skābekļa sensoru izmantošana ir arī ievērojami uzlabojusi ekonomisko efektivitāti. Liu Jumings, lauksaimnieks no Baitana ezera bāzes Huangangā, ziņoja, ka pēc viedās uzraudzības sistēmas izmantošanas viņa 24,8 akru zivju dīķos tika iegūts vairāk nekā 40 000 džinu, kas ir par trešdaļu vairāk nekā iepriekšējā gadā. Saskaņā ar liela akvakultūras uzņēmuma Šaņdunā statistiku, precīzā aerācijas stratēģija, ko vada optiskie sensori, samazināja aerācijas elektroenerģijas izmaksas par aptuveni 30 %, vienlaikus uzlabojot barības konversijas rādītājus par 15 %, kā rezultātā kopējās ražošanas izmaksas samazinājās par 800–1000 juaņām uz tonnu zivju.
Varam piedāvāt arī dažādus risinājumus,
1. Rokas mērītājs daudzparametru ūdens kvalitātes mērīšanai
2. Peldošo boju sistēma daudzparametru ūdens kvalitātei
3. Automātiska tīrīšanas birste daudzparametru ūdens sensoram
4. Pilns serveru un programmatūras bezvadu moduļa komplekts, atbalsta RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Lai uzzinātu vairāk par ūdens kvalitātes sensoru informācija,
lūdzu, sazinieties ar Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Uzņēmuma tīmekļa vietne:www.hondetechco.com
Tālrunis: +86-15210548582
Publicēšanas laiks: 2025. gada 7. jūlijs