Дәл аэрациядағы еріген оттегі сенсорларын қолданудың нақты жағдайын зерттеу

I. Жобаның негізі: Индонезия аквамәдениетінің қиындықтары мен мүмкіндіктері

Индонезия әлемдегі екінші ірі аквамәдениет өндірушісі болып табылады, және бұл сала оның ұлттық экономикасы мен азық-түлік қауіпсіздігінің маңызды тірегі болып табылады. Дегенмен, дәстүрлі егіншілік әдістері, әсіресе қарқынды егіншілік, елеулі қиындықтарға тап болады:

• Гипоксия қаупі: Тығыздығы жоғары тоғандарда балықтардың тыныс алуы және органикалық заттардың ыдырауы көп мөлшерде оттегін тұтынады. Еріген оттегінің (ЕО) жеткіліксіздігі балықтардың өсуінің баяулауына, тәбеттің төмендеуіне, стресстің жоғарылауына әкеледі және кең көлемде тұншығу мен өлімге әкелуі мүмкін, бұл фермерлер үшін ауыр экономикалық шығындарға әкеледі.
• Жоғары энергия шығындары: Дәстүрлі аэраторлар көбінесе дизель генераторларымен немесе электр желісімен жұмыс істейді және қолмен басқаруды қажет етеді. Түнгі гипоксияны болдырмау үшін фермерлер аэраторларды ұзақ уақыт бойы үздіксіз пайдаланады, бұл электр энергиясын немесе дизель отынын көп тұтынуға және пайдалану шығындарын өте жоғары деңгейге жеткізеді.
• Кең ауқымды басқару: Судағы оттегі деңгейін бағалау үшін қолмен тәжірибеге сүйену – мысалы, балықтардың бетінде «дем алып» жатқанын бақылау – өте дәл емес. Емі байқалған кезде балықтар қатты күйзеліске ұшырайды, ал бұл кезде аэрацияны бастау көбінесе тым кеш болады.

Осы мәселелерді шешу үшін Индонезияда Заттар интернеті (IoT) технологиясына негізделген интеллектуалды су сапасын бақылау жүйелері насихатталуда, еріген оттегі сенсоры маңызды рөл атқарады.

II. Технологияны қолданудың егжей-тегжейлі жағдайлық зерттеуі

Орналасқан жері: Явадан тыс аралдардың жағалауындағы және ішкі аудандарындағы (мысалы, Суматра, Калимантан) орташа және ірі көлемді тилапия немесе асшаян фермалары.

Техникалық шешім: Еріген оттегі сенсорларымен біріктірілген интеллектуалды су сапасын бақылау жүйелерін орналастыру.

1. Еріген оттегі сенсоры – жүйенің «сезім мүшесі»

• Технология және функция: Оптикалық флуоресценцияға негізделген сенсорларды пайдаланады. Принцип сенсордың ұшында флуоресцентті бояғыш қабатын қамтиды. Белгілі бір толқын ұзындығындағы жарық қоздырған кезде бояғыш флуоресценцияланады. Судағы еріген оттегінің концентрациясы бұл флуоресценцияның қарқындылығы мен ұзақтығын басады (азайтады). Бұл өзгерісті өлшеу арқылы DO концентрациясы дәл есептеледі.
• Артықшылықтары (дәстүрлі электрохимиялық сенсорлармен салыстырғанда):
  • Техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді: электролиттерді немесе мембраналарды ауыстырудың қажеті жоқ; калибрлеу аралықтары ұзақ, сондықтан минималды техникалық қызмет көрсету қажет.
  • Кедергілерге жоғары төзімділік: Су ағынының жылдамдығынан, күкіртсутектен және басқа да химиялық заттардан болатын кедергілерге аз сезімтал, бұл оны күрделі тоған орталары үшін өте қолайлы етеді.
  • Жоғары дәлдік және жылдам жауап беру: үздіксіз, дәл, нақты уақыт режиміндегі DO деректерін ұсынады.

2. Жүйелік интеграция және жұмыс процесі

• Деректерді жинау: DO сенсоры тоғанның маңызды тереңдігінде (көбінесе аэратордан ең алыс жерде немесе DO әдетте ең төменгі болатын ортаңғы су қабатында) тұрақты түрде орнатылады, DO мәндерін тәулік бойы бақылайды.
• Деректерді беру: Сенсор деректерді кабель немесе сымсыз (мысалы, LoRaWAN, ұялы байланыс желісі) арқылы тоғанның шетіндегі күн энергиясымен жұмыс істейтін деректерді тіркеушіге/шлюзге жібереді.
• Деректерді талдау және интеллектуалды басқару: Шлюзде жоғарғы және төменгі DO шекті шектерімен алдын ала бағдарламаланған контроллер бар (мысалы, аэрацияны 4 мг/л-ден бастау, 6 мг/л-ден тоқтату).
• Автоматты түрде орындау: Нақты уақыттағы DO деректері белгіленген төменгі шектен төмен түскенде, контроллер аэраторды автоматты түрде іске қосады. DO қауіпсіз жоғарғы деңгейге оралғаннан кейін ол аэраторды өшіреді. Бүкіл процесс қолмен араласуды қажет етпейді.
• Қашықтан бақылау: Барлық деректер бір уақытта бұлттық платформаға жүктеледі. Фермерлер әрбір тоғанның DO мәртебесі мен тарихи үрдістерін мобильді қосымша немесе компьютерлік басқару тақтасы арқылы нақты уақыт режимінде қашықтықтан бақылай алады және оттегінің төмен деңгейі туралы SMS ескертулер ала алады.

III. Қолдану нәтижелері және құндылығы

Бұл технологияны енгізу индонезиялық фермерлерге революциялық өзгерістер әкелді:

1. Өлім-жітімнің айтарлықтай төмендеуі, өнімділіктің және сапаның артуы:
   • Тәулік бойы дәл бақылау түнгі уақытта немесе ауа райының кенеттен өзгеруінен (мысалы, ыстық, тыныш түстен кейін) туындаған гипоксиялық оқиғалардың алдын алады, балықтардың өлімін айтарлықтай азайтады.
   • Тұрақты DO ортасы балықтардың стрессін азайтады, жемді түрлендіру коэффициентін (FCR) жақсартады, жылдам және сау өсуге ықпал етеді және сайып келгенде өнімділік пен өнім сапасын арттырады.
2. Энергия мен пайдалану шығындарын айтарлықтай үнемдеу:
   • Жұмысты «тәулік бойы аэрациялаудан» «сұраныс бойынша аэрациялауға» ауыстырады, бұл аэратордың жұмыс уақытын 50%-70%-ға қысқартады.
   • Бұл электр энергиясы немесе дизель отыны құнының күрт төмендеуіне тікелей әкеледі, жалпы өндіріс шығындарын айтарлықтай төмендетеді және инвестициялардың кірістілігін (ROI) жақсартады.
3. Дәлдік пен ақылды басқаруды қамтамасыз етеді:
   • Фермерлер, әсіресе түнде, тоғандарды үнемі тексерудің көп еңбекті қажет ететін және дәл емес жұмысынан босатылады.
   • Деректерге негізделген шешімдер азықтандыруды, дәрі-дәрмекпен қамтамасыз етуді және су алмасуды ғылыми тұрғыдан жоспарлауға мүмкіндік береді, бұл «тәжірибеге негізделген егіншіліктен» «деректерге негізделген егіншілікке» заманауи көшуді қамтамасыз етеді.
4. Тәуекелдерді басқарудың жақсартылған мүмкіндігі:
   • Мобильді ескертулер фермерлерге ауытқулар туралы дереу хабардар болуға және тіпті жұмыс орнында болмаған кезде де қашықтан жауап беруге мүмкіндік береді, бұл олардың кенеттен болатын тәуекелдерді басқару қабілетін айтарлықтай жақсартады.

IV. Қиындықтар және болашаққа көзқарас

• Қиындықтар:
  • Бастапқы инвестиция құны: Сенсорлар мен автоматтандыру жүйелерінің алдын ала құны шағын фермерлер үшін маңызды кедергі болып қала береді.
  • Техникалық оқыту және қабылдау: Дәстүрлі фермерлерді ескі тәжірибелерді өзгертуге және жабдықты қалай пайдалану мен күтіп ұстауды үйренуге үйрету қажет.
  • Инфрақұрылым: Шалғай аралдардағы тұрақты электрмен жабдықтау және желілік қамту жүйенің тұрақты жұмыс істеуінің алғышарттары болып табылады.
• Болашаққа көзқарас:
  • Технология жетілген сайын және масштабты үнемдеуге қол жеткізілген сайын жабдық құнының төмендеуі жалғаса береді деп күтілуде.
  • Үкіметтік және үкіметтік емес ұйымдардың (ҮЕҰ) субсидиялары мен ілгерілету бағдарламалары бұл технологияны енгізуді жеделдетеді.
  • Болашақ жүйелер тек DO ғана емес, сонымен қатар рН, температура, аммиак, лайлылық және басқа да сенсорларды біріктіріп, тоғандарға арналған кешенді «Су астындағы заттар интернетін» жасайды. Жасанды интеллект алгоритмдері бүкіл аквамәдениет процесін толығымен автоматтандырылған, ақылды басқаруға мүмкіндік береді.

Қорытынды

Индонезия аквамәдениетінде еріген оттегі сенсорларын қолдану өте табысты тарих болып табылады. Дәл деректерді бақылау және ақылды басқару арқылы ол саланың негізгі мәселелерін: гипоксия қаупін және жоғары энергия шығындарын тиімді түрде шешеді. Бұл технология тек құралдарды жаңартуды ғана емес, сонымен қатар егіншілік философиясындағы төңкерісті білдіреді, Индонезия мен жаһандық аквамәдениет саласын тиімдірек, тұрақты және ақылды болашаққа қарай бағыттайды.