Дәл аэрациядағы ерітілген оттегі сенсорларының қолданбалы жағдайын зерттеу

I. Жобаның мәліметі: 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 интенсивті егіншілік айтарлықтай қиындықтарға тап болады:

• Гипоксия қаупі: Тығыздығы жоғары тоғандарда балықтардың тыныс алуы және органикалық заттардың ыдырауы оттегінің көп мөлшерін тұтынады. Жеткіліксіз еріген оттегі (DO) балық өсуінің баяулауына, тәбетінің төмендеуіне, стресстің жоғарылауына әкеледі және кең ауқымды тұншығу мен өлімге әкелуі мүмкін, бұл фермерлер үшін жойқын экономикалық шығындарға әкеледі.
• Жоғары энергия шығындары: Дәстүрлі қопсытқыштар көбінесе дизельдік генераторлардан немесе желіден қуат алады және қолмен жұмыс істеуді қажет етеді. Түнгі гипоксияны болдырмау үшін фермерлер жиі қопсытқыштарды ұзақ уақыт бойы үздіксіз жұмыс істейді, бұл орасан зор электр қуатын немесе дизельді тұтынуға және өте жоғары пайдалану шығындарына әкеледі.
• Кең ауқымды басқару: судың оттегі деңгейін бағалау үшін қолмен тәжірибеге сүйену, мысалы, балықтың жер бетінде «демі шығып жатқанын» бақылау - өте дәл емес. Ауырған кезде балық қатты күйзеліске ұшырайды және бұл кезде аэрацияны бастау көбінесе кеш болады.

Осы мәселелерді шешу үшін Индонезияда заттар интернеті (IoT) технологиясына негізделген су сапасын бақылаудың интеллектуалды жүйелері алға жылжытылуда, еріген оттегі сенсоры шешуші рөл атқарады.

II. Технологияларды қолданудың егжей-тегжейлі жағдайын зерттеу

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

Техникалық шешім: еріген оттегі сенсорларымен біріктірілген су сапасын бақылаудың интеллектуалды жүйелерін қолдану.

1. Ерітілген оттегі сенсоры – жүйенің «сезім мүшесі».

• Технология және функция: оптикалық флуоресценция негізіндегі сенсорларды пайдаланады. Бұл принцип сенсордың ұшында флуоресцентті бояу қабатын қамтиды. Белгілі бір толқын ұзындығының жарығымен қоздырғанда, бояғыш флуоресценцияланады. Судағы еріген оттегінің концентрациясы осы флуоресценцияның қарқындылығы мен ұзақтығын сөндіреді (азайтады). Бұл өзгерісті өлшеу арқылы DO концентрациясы дәл есептеледі.
• Артықшылықтары (дәстүрлі электрохимиялық сенсорларға қарағанда):
  • Техникалық қызмет көрсетусіз: электролиттерді немесе мембраналарды ауыстырудың қажеті жоқ; калибрлеу аралықтары ұзақ, ең аз техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді.
  • Кедергілерге жоғары төзімділік: су ағынының жылдамдығынан, күкіртті сутегіден және басқа химиялық заттардан болатын кедергілерге азырақ сезімтал, бұл оны күрделі тоған орталары үшін өте қолайлы етеді.
  • Жоғары дәлдік және жылдам жауап: үздіксіз, дәл, нақты уақыттағы DO деректерін қамтамасыз етеді.

2. Жүйелік интеграция және жұмыс процесі

• Деректерді жинау: DO сенсоры тоғандағы маңызды тереңдікте тұрақты түрде орнатылады (көбінесе аэратордан ең алыс аймақта немесе DO әдетте ең төменгі су қабатында), DO мәндерін 24/7 бақылайды.
• Деректерді жіберу: сенсор деректерді кабель арқылы немесе сымсыз (мысалы, LoRaWAN, ұялы желі) тоғанның шетіндегі күн энергиясымен жұмыс істейтін деректерді тіркеушіге/шлюзге жібереді.
• Деректерді талдау және интеллектуалды басқару: шлюзде жоғарғы және төменгі DO шекті шектеулерімен алдын ала бағдарламаланған контроллер бар (мысалы, аэрацияны 4 мг/л-де бастау, 6 мг/л-де тоқтату).
• Автоматты орындау: нақты уақыттағы DO деректері белгіленген төменгі шектен төмен түссе, контроллер аэраторды автоматты түрде іске қосады. DO қауіпсіз жоғарғы деңгейге жеткенде, ол қопсытқышты өшіреді. Бүкіл процесс қолмен араласуды қажет етпейді.
• Қашықтан бақылау: барлық деректер бір уақытта бұлттық платформаға жүктеледі. Фермерлер мобильді қосымша немесе компьютердің бақылау тақтасы арқылы нақты уақыт режимінде әрбір тоғанның DO күйін және тарихи үрдістерін қашықтан бақылай алады және оттегінің аздығы туралы SMS ескертулерін ала алады.

III. Қолданба нәтижелері және мәні

Бұл технологияны қабылдау индонезиялық фермерлерге революциялық өзгерістер әкелді:

1. Өлім-жітім айтарлықтай төмендеді, кірістілік пен сапаның артуы:
   • Тәулік бойы дәлдікпен бақылау түнгі уақытта немесе ауа-райының кенет өзгеруінен (мысалы, ыстық, тыныш түстен кейін) туындаған гипоксиялық оқиғалардың толық алдын алады, балық өлімін күрт төмендетеді.
   • Тұрақты DO ортасы балық стрессін төмендетеді, жемді түрлендіру коэффициентін (FCR) жақсартады, тезірек және сау өсуге ықпал етеді және сайып келгенде, өнімділік пен өнім сапасын арттырады.
2. Энергия мен операциялық шығындарды айтарлықтай үнемдеу:
   • Жұмысты «24/7 аэрациядан» «сұраныс бойынша аэрацияға» ауыстырып, аэратордың жұмыс уақытын 50%-70%-ға қысқартады.
   • Бұл тікелей электр энергиясы немесе дизельдік отын құнының күрт төмендеуіне әкеледі, жалпы өндіріс шығындарын айтарлықтай төмендетеді және инвестицияның қайтарылуын (ROI) жақсартады.
3. Дәлдік және интеллектуалды басқаруды қосады:
   • Фермерлер әсіресе түнде тоғандарды үнемі тексерудің көп еңбекті қажет ететін және дәл емес жұмысынан босатылады.
   • Деректерге негізделген шешімдер азықтандыру, дәрі-дәрмек және су алмасудың ғылыми жоспарын құруға мүмкіндік береді, бұл «тәжірибеге негізделген егіншіліктен» «деректерге негізделген егіншілікке» заманауи көшуге мүмкіндік береді.
4. Жетілдірілген тәуекелдерді басқару мүмкіндігі:
   • Мобильді ескертулер фермерлерге ауытқулар туралы дереу хабардар болуға және тіпті орнында болмаса да қашықтан әрекет етуге мүмкіндік береді, бұл олардың кенеттен болатын тәуекелдерді басқару қабілетін айтарлықтай жақсартады.

IV. Қиындықтар және болашаққа болжам

• Қиындықтар:
  • Бастапқы инвестиция құны: сенсорлар мен автоматтандыру жүйелерінің бастапқы құны шағын, жеке фермерлер үшін айтарлықтай кедергі болып қала береді.
  • Техникалық оқыту және қабылдау: дәстүрлі фермерлерді ескі тәжірибені өзгертуге және жабдықты қалай пайдалану мен күтіп ұстауға үйрету қажет.
  • Инфрақұрылым: Тұрақты электрмен жабдықтау және қашықтағы аралдардағы желіні қамту жүйенің тұрақты жұмыс істеуінің алғышарттары болып табылады.
• Болашаққа болжам:
  • Технология жетіліп, ауқымды үнемдеуге қол жеткізілген сайын жабдықтың құны төмендей береді деп күтілуде.
  • Мемлекеттік және үкіметтік емес ұйымдардың (ҮЕҰ) субсидиялары мен жәрдемдесу бағдарламалары бұл технологияны енгізуді тездетеді.
  • Болашақ жүйелер тек DO емес, сонымен қатар рН, температура, аммиак, лайлылық және басқа да сенсорларды біріктіріп, тоғандар үшін жан-жақты «Су асты IoT» жасайды. Жасанды интеллект алгоритмдері акваөсіру процесін толығымен автоматтандырылған, интеллектуалды басқаруға мүмкіндік береді.

Қорытынды

Индонезияның аквамәдениетінде ерітілген оттегі датчиктерін қолдану - бұл өте маңызды табыс тарихы. Дәл деректерді бақылау және интеллектуалды бақылау арқылы ол саланың негізгі ауыртпалық нүктелерін тиімді шешеді: гипоксия қаупі және жоғары энергия шығындары. Бұл технология құралдарды жаңарту ғана емес, сонымен қатар индонезиялық және жаһандық аквамәдениет өнеркәсібін тұрақты түрде тиімдірек, орнықты және интеллектуалды болашаққа бағыттайтын ауыл шаруашылығы философиясындағы революцияны білдіреді.