Vandens kokybė yra vienintelis svarbiausias veiksnys, lemiantis šiuolaikinės komercinės akvakultūros sėkmę, išgyvenamumą ir pelningumą. Sužinokite, kaip mažos galios LoRaWAN belaidės telemetrijos paketai, derinantys suderintus jutiklius, tam skirtus mazgus ir lauko šliuzus, pakeičia žuvų, krevečių ir vėžiagyvių auginimo stebėjimą realiuoju laiku ir pašalina brangius lauko kabelius.
Augantis akvakultūros vandens kokybės stebėjimo realiuoju laiku poreikis
Vykdant pasaulines akvakultūros operacijas, apimančias gėlavandenių žuvų tvenkinius, pakrančių krevečių ūkius ir intensyvias recirkuliacines akvakultūros sistemas (RAS), vandens kokybės svyravimai vyksta greitai. Neregėti ištirpusio deguonies pokyčiai, staigūs pH kritimai ar amoniako lygio šuoliai gali sukelti katastrofišką gyvūnų mirtį per kelias valandas, o tai lems didžiulius finansinius nuostolius ūkių operatoriams.
Istoriškai ūkininkai pasitikėjo vandens mėginių ėmimu rankiniu būdu, naudodami rankinius skaitiklius arba siųsdami mėginius į išorines laboratorijas. Tačiau rankinis tikrinimas vietoje patiria būdingų vėlavimų, žmogaus mėginių ėmimo klaidų ir nesugebėjimo užtikrinti nuolatinės nakties aprėpties – būtent tada, kai dėl biologinio kvėpavimo natūraliai sumažėja ištirpusio deguonies lygis.
Norint įveikti šiuos iššūkius, šiuolaikinis išmanusis ūkininkavimas remiasi nuolatinėmis automatizuotomis belaidėmis akvakultūros vandens kokybės stebėjimo sistemomis . Naudodami IoT palaikančius lauko telemetrijos paketus, ūkių vadovai kas kelias minutes gauna realiojo laiko parametrų atnaujinimus tiesiai į savo išmaniuosius telefonus arba asmeninio kompiuterio prietaisų skydelius, kad būtų galima nedelsiant įsikišti, kol vandens sąlygos pasiekia kritines ribas.
Kritiniai vandens parametrai ir jų įtaka vandens rūšims
Veiksmingam vandens kokybės valdymui reikia stebėti konkrečius cheminius ir fizinius parametrus, kurie tiesiogiai veikia žuvų metabolizmą, augimo greitį, imuninės sistemos sveikatą ir pašarų konversijos koeficientus (FCR).
Parametras
Optimalus komercinis asortimentas
Kritinio pavojaus slenkstis
Poveikis akvakultūros gyvuliams
Ištirpęs deguonis (DO)
5,0–9,0 mg/l
< 3,0 mg/l (hipoksija)
Mažas DO sukelia stiprų stresą, pašarų atsisakymą, vandens paviršiaus kvėpavimą ir masinį mirtingumą nuo uždusimo per kelias valandas.
pH vertė
6,5–8,5 pH
< 5,5 arba > 9,5 pH
Ekstremalūs pH lygiai pažeidžia žuvų žiaunų membranas, pablogina osmosinį reguliavimą ir padidina jonizuoto amoniako toksiškumą.
Elektros laidumas (EB / druskingumas)
Specifinis rūšiai (0,5–35 mS/cm)
Staigūs osmosiniai poslinkiai
Drastiški druskingumo pokyčiai sutrikdo osmoreguliaciją, sukelia stresą, jautrumą ligoms ir sumažina augimo greitį.
Drumstumas / bendras suspenduotų kietųjų dalelių kiekis
< 30 NTU (priklausomai nuo rūšies)
> 100 NTU
Pernelyg didelis drumstumas blokuoja saulės šviesą, neleidžia fotosintezei, užkemša gležnas žuvų žiaunas ir rodo didelę organinę apkrovą.
Vandens temperatūra
22–28 °C (tropinės rūšys)
Nekontroliuojami šiluminiai šuoliai
Tiesiogiai diktuoja medžiagų apykaitos greitį, deguonies tirpumą (šiltesnis vanduo turi mažiau DO) ir biologinių patogenų dauginimąsi.
Tradicinis rankinis / laidinis stebėjimas prieš LoRaWAN belaidę telemetriją
Renkantis vandens kokybės prietaisus didelio masto akvakultūros objektams, ūkio inžinieriai turi įvertinti įrengimo sudėtingumą, darbo sąnaudas, priežiūros trintį ir duomenų tęstinumą.
Taikant tradicines laidines sąrankas, reikia nutiesti tūkstančius metrų signalo ir maitinimo kabelių per purvinas pylimus ir korozinę sūraus vandens aplinką, todėl dėl linijos pažeidimo, graužikų kramtymo ir žaibo smūgių kyla didelis gedimų skaičius. Ir atvirkščiai, LoRaWAN (ilgojo nuotolio plačiajuosčio tinklo) radijo technologija užtikrina kelių kilometrų ilgo nuotolio aprėptį su itin mažomis energijos sąnaudomis, todėl tai yra idealus belaidis protokolas plataus ploto tvenkinių stebėjimui.
Palyginimo metrika
Rankinis taškinis testavimas
Tradicinė laidinė sistema
BGT LoRaWAN telemetrijos paketas
Duomenų tęstinumas
Su pertraukomis (1-2 kartus per dieną)
Nepertraukiamas (24/7)
Nepertraukiama 24/7 realiojo laiko telemetrija
Montavimas ir kabeliai
Nėra
Reikalingos didelės sąnaudos, tranšėjos ir kabeliai
Nulinis tolimojo ryšio kabelis („Plug and Play“)
Energijos infrastruktūra
Baterijos delniniuose kompiuteriuose
Reikia nuolatinių tinklo kintamosios srovės linijų
Autonominė saulės energija arba ilgaamžė ličio baterija
Naktinis aprėptis
Prastas / didelis darbo poreikis
Automatizuotas
Automatiniai momentiniai SMS/App įspėjimai avariniais atvejais
Tvenkinio mastelio keitimas
Suvaržytas darbo jėgos
Labai sunku pridėti naujų taškų
Labai keičiamas (bet kada pridėkite papildomų 1:1 suporuotų mazgų)
Bendra IG
Didelės paslėptos darbo sąnaudos
Didelės išankstinės investicijos į infrastruktūrą
Greitas atsipirkimas (< 6 mėn. naudojant nuostolių prevenciją)
BGT-Hydromet 1:1 jutiklio ir mazgo architektūra akvakultūros tvenkiniams
Siekiant užtikrinti maksimalų veikimo patikimumą be sudėtingų kelių kanalų laidų, BGT-Hydromet akvakultūros stebėjimo pakete naudojama iš anksto sukonfigūruota 'Vienas jutiklis vienam mazgui' (1:1 suporuotas) fizinė architektūra. Tai užtikrina modulinį lankstumą, kai vieno zondo gedimai niekada nepanaikina viso tvenkinio tinklo.
Paketo aparatinės įrangos gedimas
Pramoniniai akvakultūros zondai (RS485 Modbus-RTU): apima optinius ištirpusio deguonies jutiklius (reikalinga be membranos pakeitimo), stiklo / kietojo kūno pH elektrodus, skaitmeninius EB / druskingumo matuoklius ir drumstumo zondus. Sukurtas su tvirtais IP68 panardinamaisiais korpusais ir chemikalams atspariais korpusais, tinkančiais sūraus ir sūraus vandens sąlygomis.
Specialūs LoRaWAN belaidžio siųstuvo-imtuvo mazgai: kiekvienas atskiras zondas jungiasi tiesiogiai prie savo specialaus IP67 vandeniui atsparaus LoRaWAN lauko mazgo. Mazgas tvarko jutiklio maitinimo šaltinį, nuskaito „Modbus“ telemetrijos duomenis ir belaidžiu būdu perduoda duomenų paketus pasauliniu subGHz dažniu (EU868, US915, AU915, AS923). Galimas saulės energija įkraunamų arba vidinių baterijų maitinamų konfigūracijų.
Didelės apkrovos lauko LoRaWAN šliuzas: sumontuotas ant centrinio bokšto arba valdymo patalpos stulpo, vienas tvirtas šliuzas sujungia belaidžius signalus iš dešimčių 1:1 jutiklių ir mazgų porų šimtuose akvakultūros tvenkinių 2–10 km spinduliu, įkeldamas suspaustas naudingas apkrovas į serverį arba per 4Gha korinį eternetą.
Debesų valdymo platforma ir mobilioji programa: ūkio vadovams suteikia intuityvią prietaisų skydelio vizualizaciją, tinkintą slenksčio nustatymą (pvz., įspėjimą, kai DO nukrenta žemiau 4,0 mg/l), istorinių tendencijų diagramą, skirtą pašarų optimizavimui, ir atvirą MQTT/API ryšį, kad suaktyvintų automatines aeratoriaus reles.
Sistemos diegimo ir diegimo vietoje geriausia praktika
Tinkamas įrengimas lauke užtikrina tikslius jutiklių rodmenis, apsaugo nuo biologinio biologinio užsiteršimo ir prailgina elektroninių komponentų eksploatavimo laiką atšiaurioje ūkio aplinkoje.
Nestatykite jutiklių prie pat vandens įleidimo angų, cheminių medžiagų dozavimo taškų arba tiesiai prieš irklentės aeratoriaus purslų zonas, nes tai sukuria vietinius dirbtinai pripūstus deguonies rodmenis. Sumontuokite jutiklius tipiškame gylyje (paprastai 0,5–1,0 metro žemiau paviršiaus), kur natūraliai telkiasi žuvys arba krevetės.
2 veiksmas: 1:1 LoRaWAN mazgo ir saulės skydelio apsauga
Sumontuokite tam skirtą LoRaWAN mazgą ant fiksuoto plūduriuojančio plūduro arba tvirto medinio/metalinio kranto krūvos. Padėkite saulės kolektorių nukreiptą į pietus (šiauriniame pusrutulyje) arba į šiaurę (pietų pusrutulyje) 30°–45° kampu, kad užtikrintumėte optimalų saulės spindulių poveikį ištisus metus, kad akumuliatorius būtų nuolat įkraunamas.
3 veiksmas: šliuzo aukštis ir antenos padėties nustatymas
Pagrindinę lauko šliuzo anteną sumontuokite kuo aukščiau (mažiausiai 3–5 metrų virš žemės lygio), kad būtų užtikrintas aiškus matomumas per aplinkinių tvenkinių pylimus ir išvengtumėte RF signalo slopinimo iš tankių medžių lajų ar metalinių tvartų stogų.
4 veiksmas: jutiklio priežiūros ir kalibravimo tvarkaraštis
Akvakultūros aplinkoje biologinis užterštumas nuo dumblių, bakterijų bioplėvelės ir purvo kaupimasis laikui bėgant gali sukelti jutiklių nukrypimą. Laikykitės šios rekomenduojamos priežiūros tvarkos:
Kas dvi savaites atliekama patikra: švelniai nuvalykite zondo jutimo membranas minkšta šluoste arba kempine, kad pašalintumėte dumblių sluoksnį.
Mėnesio kalibravimo patikra: patikrinkite pH jutiklius naudodami standartinius pH 4,01, 7,00 ir 10,01 buferinius tirpalus. Patikrinkite optinius DO zondus oro prisotintame vandenyje.
Sezoninis kapitalinis remontas: patikrinkite kabelių sandariklius, vandeniui atsparius riebokšlius ir mazgo IP67 sandarinimo žiedus, kad nepatektų drėgmė.
Duomenų analizė ir IG skaičiavimas komerciniams ūkiams
Investavimas į automatizuotą daiktų interneto vandens telemetriją užtikrina kiekybiškai įvertinamą investicijų grąžą (IG), nes apsaugoma išeiga, optimizuojama elektros energija ir pagerinamas tiekimo efektyvumas.
Realaus pasaulio atvejo tyrimas: 50 tvenkinių komercinio krevečių ūkio analizė
Apsvarstykite 50 tvenkinių komercinę Ramiojo vandenyno baltųjų krevečių ( Litopenaeus vannamei ) operaciją, kuri pereina nuo rankinių rytinių/vakarinių taškinių bandymų prie visiškai automatizuoto BGT LoRaWAN vandens kokybės telemetrijos tinklo.
Veiklos metrika
Prieš diegiant IoT (rankinis)
Po BGT LoRaWAN diegimo
Finansinis poveikis / taupymas
Kasmetiniai mirtingumo įvykiai
2 tvenkiniai prarandami per metus dėl naktinių DO kritimų
0 Užregistruoti kritiniai mirtingumo įvykiai
+35 000 USD sutaupyta dėl prarastos derliaus vertės
Aeratoriaus energijos suvartojimas
Aeratoriai dirba nuolat pagal nustatytą grafiką
Automatizuotas aeratoriaus ciklas, pagrįstas tikru DO
18 % sumažintos elektros dyzelino sąnaudos (sutaupyta 8 200 USD)
Sklaidos kanalo konversijos koeficientas (FCR)
FCR = 1,65 (maitinimas esant mažam DO įtempimui)
FCR = 1,42 (tiekimas pakoreguotas pagal DO / temp.)
3 visą darbo dieną dirbantys specialistai kasdieniams bandymams
1 technikas kassavaitinei patikrai vietoje
Darbo jėga perkelta į ūkio priežiūrą (14 000 USD vertės)
Bendra metinė išmoka
--
--
+69 700 USD per metus grynosios santaupos
Pradinė „iki rakto“ aparatinės įrangos sąrankos kaina už 50 suporuotų jutiklių mazgų ir centrinių šliuzų visa sistema atsiperka per mažiau nei 5–7 mėnesius nepertraukiamo veikimo, todėl ji yra nepakeičiamas turtas komercinėms akvakultūros įmonėms.
Dažnai užduodami klausimai (DUK)
1 klausimas: kodėl akvakultūroje pirmenybė teikiama optiniam ištirpusiam deguoniui (DO), o ne galvaniniams / poliarografiniams jutikliams?
A: Optiniai DO jutikliai matuoja deguonies fluorescencijos gesinimą, todėl nereikia keisti elektrolito, nekeičiama membrana ir nulinis vandens srautas jutiklio antgaliu. Tai drastiškai sumažina priežiūros dažnumą purvinuose arba biologiškai užterštuose akvakultūros tvenkiniuose, palyginti su tradiciniais galvaniniais zondais.
2 klausimas: koks yra didžiausias atstumas tarp tvenkinio jutiklio mazgo ir šliuzo?
A: Plokščioje atviroje lauko tvenkinio aplinkoje, kurioje matomas tiesioginis matomumas, LoRaWAN belaidė transliacija patogiai pasiekia 3–8 kilometrų (1,8–5 mylių) atstumą, naudojant standartines įvairiakryptes antenas.
3 klausimas: ar šie jutikliniai mazgai gali automatiškai įjungti tvenkinio aeratorius, kai trūksta deguonies?
A: Taip. Duomenys, perduodami į BGT debesies platformą arba vietinį PLC serverį, gali suaktyvinti automatines valdymo taisykles per MQTT/API relės modulius, automatiškai įjungiančius irklinius aeratorius, kai DO nukrenta žemiau nustatytos ribos, ir išjungia juos, kai atsigauna deguonis.
4 klausimas: kaip pasirinkti tinkamą LoRaWAN dažnį mūsų šaliai?
A: Prieš išsiuntimą įrenginiai sukonfigūruojami gamykloje pagal jūsų regioninius belaidžio ryšio standartus: EU868 Europai ir Afrikai, US915 Šiaurės Amerikai, AU915 Pietų Amerikai ir Australijai ir AS923 Pietryčių Azijai.
Atnaujinkite savo akvakultūros ūkį naudodami belaidę telemetriją šiandien
Apsaugokite savo vandens telkinius, optimizuokite aeracijos energijos sąnaudas ir pašalinkite galvos skausmą dėl lauko kabelių. Susisiekite su BGT-Hydromet IoT inžinerijos specialistais, kad gautumėte individualų pasiūlymą ir tinklo projektą, pritaikytą jūsų tvenkinio išdėstymui.
Pasakykite mums savo tikslinius parametrus, tvenkinių skaičių ir vietą, kad gautumėte greitą pasiūlymą tiesiai į gamyklą!
