Študija primera uporabe senzorjev raztopljenega kisika v precizni aeraciji

I. Ozadje projekta: Izzivi in ​​priložnosti indonezijskega ribogojstva

Indonezija je drugi največji svetovni proizvajalec akvakulture, industrija pa je ključni steber nacionalnega gospodarstva in prehranske varnosti. Vendar se tradicionalne kmetijske metode, zlasti intenzivno kmetovanje, soočajo z velikimi izzivi:

• Nevarnost hipoksije: V ribnikih z visoko gostoto rib dihanje rib in razgradnja organskih snovi porabljata velike količine kisika. Nezadostna količina raztopljenega kisika (DO) vodi do počasne rasti rib, zmanjšanega apetita, povečanega stresa in lahko povzroči obsežno zadušitev in umrljivost, kar ima za posledico uničujoče gospodarske izgube za kmete.
• Visoki stroški energije: Tradicionalne prezračevalnike pogosto napajajo dizelski generatorji ali omrežje in zahtevajo ročno upravljanje. Da bi se izognili nočni hipoksiji, kmetje prezračevalnike pogosto uporabljajo neprekinjeno dlje časa, kar vodi do ogromne porabe električne energije ali dizla in zelo visokih obratovalnih stroškov.
• Ekstenzivno upravljanje: Zanašanje na ročne izkušnje za oceno ravni kisika v vodi – na primer opazovanje, ali ribe na površini »dihajo« – je zelo netočno. Ko opazimo dihanje, so ribe že močno pod stresom in začetek prezračevanja na tej točki je pogosto prepozno.

Za reševanje teh težav se v Indoneziji spodbujajo inteligentni sistemi za spremljanje kakovosti vode, ki temeljijo na tehnologiji interneta stvari (IoT), pri čemer ima ključno vlogo senzor raztopljenega kisika.

II. Podrobna študija primera uporabe tehnologije

Lokacija: Srednje velike do velike gojilnice tilapije ali kozic na obalnih in celinskih območjih otokov zunaj Jave (npr. Sumatra, Kalimantan).

Tehnična rešitev: Uvedba inteligentnih sistemov za spremljanje kakovosti vode, integriranih s senzorji raztopljenega kisika.

1. Senzor raztopljenega kisika – »čutilni organ« sistema

• Tehnologija in delovanje: Uporablja optične senzorje, ki temeljijo na fluorescenci. Načelo vključuje plast fluorescentnega barvila na konici senzorja. Ko ga vzbudi svetloba določene valovne dolžine, barvilo fluorescira. Koncentracija raztopljenega kisika v vodi zmanjša intenzivnost in trajanje te fluorescence. Z merjenjem te spremembe se natančno izračuna koncentracija raztopljenega kisika.
• Prednosti (pred tradicionalnimi elektrokemičnimi senzorji):
  • Brez vzdrževanja: Ni treba menjati elektrolitov ali membran; intervali kalibracije so dolgi in zahtevajo minimalno vzdrževanje.
  • Visoka odpornost proti motnjam: Manj dovzeten za motnje zaradi pretoka vode, vodikovega sulfida in drugih kemikalij, zaradi česar je idealen za kompleksna ribniška okolja.
  • Visoka natančnost in hiter odziv: Zagotavlja neprekinjene, natančne podatke o raztopini kisika v realnem času.

2. Sistemska integracija in potek dela

• Zajem podatkov: Senzor RK je trajno nameščen na kritični globini v ribniku (pogosto na območju, ki je najbolj oddaljeno od prezračevalnika, ali v srednji plasti vode, kjer je RK običajno najnižji) in spremlja vrednosti RK 24 ur na dan, 7 dni v tednu.
• Prenos podatkov: Senzor pošilja podatke prek kabla ali brezžično (npr. LoRaWAN, mobilno omrežje) v sončno napajan podatkovni zapisovalnik/prehod na robu ribnika.
• Analiza podatkov in inteligentni nadzor: Prehod vsebuje krmilnik, ki je predhodno programiran z zgornjimi in spodnjimi mejnimi vrednostmi raztopljenega kisika (npr. začetek prezračevanja pri 4 mg/L, ustavitev pri 6 mg/L).
• Samodejno izvajanje: Ko podatki o raztopini kisika v realnem času padejo pod nastavljeno spodnjo mejo, krmilnik samodejno aktivira aerator. Izklopi ga, ko se raztopina kisika vrne na varno zgornjo raven. Celoten postopek ne zahteva ročnega posredovanja.
• Oddaljeno spremljanje: Vsi podatki se hkrati naložijo v oblačno platformo. Kmetje lahko na daljavo spremljajo stanje raztopljenega kisika in zgodovinske trende vsakega ribnika v realnem času prek mobilne aplikacije ali računalniške nadzorne plošče ter prejemajo SMS-opozorila o razmerah z nizko vsebnostjo kisika.

III. Rezultati in vrednost uporabe

Sprejetje te tehnologije je indonezijskim kmetom prineslo revolucionarne spremembe:

1. Znatno zmanjšana umrljivost, povečan pridelek in kakovost:
   • 24/7 natančno spremljanje popolnoma preprečuje hipoksične dogodke, ki jih povzročajo nočne ure ali nenadne vremenske spremembe (npr. vroča, mirna popoldneva), kar drastično zmanjša smrtnost rib.
   • Stabilno okolje z raztopljenim kisikom zmanjšuje stres rib, izboljšuje razmerje konverzije krme (FCR), spodbuja hitrejšo in bolj zdravo rast ter na koncu povečuje pridelek in kakovost proizvodov.
2. Znatni prihranki pri energiji in obratovalnih stroških:
   • Preklopi delovanje iz »24/7 prezračevanja« na »prezračevanje na zahtevo«, kar skrajša čas delovanja prezračevalnika za 50–70 %.
   • To neposredno vodi do močnega padca stroškov električne energije ali dizla, kar znatno zniža skupne proizvodne stroške in izboljša donosnost naložbe (ROI).
3. Omogoča natančnost in inteligentno upravljanje:
   • Kmetje so oproščeni delovno intenzivne in nenatančne naloge nenehnega preverjanja ribnikov, zlasti ponoči.
   • Odločitve, ki temeljijo na podatkih, omogočajo bolj znanstveno načrtovanje hranjenja, zdravil in izmenjave vode, kar omogoča sodoben prehod iz »kmetovanja, ki temelji na izkušnjah«, v »kmetovanje, ki temelji na podatkih«.
4. Izboljšane zmogljivosti upravljanja tveganj:
   • Mobilna opozorila kmetom omogočajo, da so takoj seznanjeni z nepravilnostmi in se odzovejo na daljavo, tudi ko niso na kraju samem, kar močno izboljša njihovo sposobnost obvladovanja nenadnih tveganj.

IV. Izzivi in ​​prihodnji obeti

• Izzivi:
  • Začetni stroški naložbe: Začetni stroški senzorjev in sistemov za avtomatizacijo ostajajo pomembna ovira za male, individualne kmete.
  • Tehnično usposabljanje in uvajanje: Usposabljanje tradicionalnih kmetov za spreminjanje starih praks in učenje uporabe in vzdrževanja opreme je nujno.
  • Infrastruktura: Stabilna oskrba z električno energijo in omrežna pokritost na oddaljenih otokih sta predpogoja za stabilno delovanje sistema.
• Prihodnost:
  • Pričakuje se, da se bodo stroški opreme še naprej zmanjševali, ko bo tehnologija dozorela in bodo dosežene ekonomije obsega.
  • Vladne in nevladne organizacije (NVO) s subvencijami ter promocijskimi programi bodo pospešile sprejetje te tehnologije.
  • Prihodnji sistemi bodo vključevali ne le raztopljeni kisik, temveč tudi senzorje pH, temperature, amonijaka, motnosti in druge senzorje, s čimer bodo ustvarili celovit »podvodni internet stvari« za ribnike. Algoritmi umetne inteligence bodo omogočili popolnoma avtomatizirano in inteligentno upravljanje celotnega procesa akvakulture.

Zaključek

Uporaba senzorjev raztopljenega kisika v indonezijskem ribogojstvu je zelo reprezentativna zgodba o uspehu. Z natančnim spremljanjem podatkov in inteligentnim nadzorom učinkovito obravnava ključne težave v panogi: tveganje hipoksije in visoke stroške energije. Ta tehnologija ne predstavlja le nadgradnje orodij, temveč revolucijo v filozofiji kmetovanja, ki indonezijsko in svetovno ribogojno industrijo vztrajno usmerja k učinkovitejši, trajnostni in inteligentnejši prihodnosti.