Oldott oxigén érzékelők alkalmazási esettanulmánya precíziós levegőztetésben

I. A projekt háttere: Az indonéz akvakultúra kihívásai és lehetőségei

Indonézia a világ második legnagyobb akvakultúra-termelője, és az ágazat a nemzetgazdaság és az élelmezésbiztonság kritikus pillére. A hagyományos gazdálkodási módszerek, különösen az intenzív gazdálkodás, azonban jelentős kihívásokkal néznek szembe:

• Hipoxia kockázata: Nagy sűrűségű tavakban a halak légzése és a szerves anyagok lebomlása nagy mennyiségű oxigént fogyaszt. Az elégtelen oldott oxigén (DO) mennyisége lassú halnövekedést, csökkent étvágyat, fokozott stresszt eredményez, és nagymértékű fulladást és pusztulást okozhat, ami pusztító gazdasági veszteségeket okoz a gazdálkodóknak.
• Magas energiaköltségek: A hagyományos levegőztetőket gyakran dízelgenerátorok vagy a hálózat hajtja, és kézi működtetést igényelnek. Az éjszakai oxigénhiány elkerülése érdekében a gazdák gyakran hosszú ideig folyamatosan működtetik a levegőztetőket, ami hatalmas áram- vagy dízelfogyasztáshoz és nagyon magas üzemeltetési költségekhez vezet.
• Extenzív gazdálkodás: A víz oxigénszintjének megítélésekor a manuális tapasztalatokra hagyatkozni – például annak megfigyelése, hogy a halak „zihálnak-e” a felszínen – rendkívül pontatlan. Mire a zihálást megfigyelik, a halak már súlyos stresszben vannak, és a levegőztetés megkezdése ezen a ponton gyakran túl késő.

Ezen problémák megoldása érdekében Indonéziában az internet (IoT) technológiáján alapuló intelligens vízminőség-ellenőrző rendszereket népszerűsítik, amelyekben az oldott oxigén érzékelője kulcsszerepet játszik.

II. Részletes esettanulmány a technológia alkalmazásáról

Elhelyezkedés: Közepes és nagyméretű tilápia- vagy garnélarák-farmok a Jáván kívüli szigetek part menti és szárazföldi területein (pl. Szumátra, Kalimantan).

Műszaki megoldás: Intelligens vízminőség-ellenőrző rendszerek telepítése oldott oxigén érzékelőkkel integrálva.

1. Oldott oxigén érzékelő – A rendszer „érzékszerve”

• Technológia és funkció: Optikai fluoreszcencián alapuló érzékelőket használ. Az elv egy fluoreszcens festékréteget foglal magában az érzékelő hegyén. Amikor egy meghatározott hullámhosszúságú fénnyel gerjesztik, a festék fluoreszkál. A vízben oldott oxigén koncentrációja kioltja (csökkenti) a fluoreszcencia intenzitását és időtartamát. Ennek a változásnak a mérésével pontosan kiszámítható az oldott oxigén koncentrációja.
• Előnyök (a hagyományos elektrokémiai érzékelőkkel szemben):
  • Karbantartásmentes: Nincs szükség elektrolitok vagy membránok cseréjére; a kalibrációs intervallumok hosszúak, minimális karbantartást igényelnek.
  • Magas interferencia-ellenállás: Kevésbé érzékeny a víz áramlási sebességéből, a hidrogén-szulfidból és más vegyszerekből származó interferenciára, így ideális komplex tókörnyezetekhez.
  • Nagy pontosság és gyors válaszidő: Folyamatos, pontos, valós idejű oldott oxigén adatokat biztosít.

2. Rendszerintegráció és munkafolyamat

• Adatgyűjtés: Az oldott oxigén (DO) érzékelőt állandó jelleggel, a tó kritikus mélységében szerelik fel (gyakran a levegőztetőtől legtávolabbi területen vagy a középső vízrétegben, ahol az oldott oxigén jellemzően a legalacsonyabb), és a nap 24 órájában, a hét minden napján figyeli az oldott oxigén (DO) értékeit.
• Adatátvitel: Az érzékelő kábelen vagy vezeték nélkül (pl. LoRaWAN, mobilhálózaton) küldi az adatokat egy, a tó szélén található, napelemes adatgyűjtőnek/átjárónak.
• Adatelemzés és intelligens vezérlés: Az átjáró egy előre beprogramozott vezérlőt tartalmaz, amelybe felső és alsó oldott oxigén küszöbértékek vannak beprogramozva (pl. levegőztetés indítása 4 mg/l-nél, leállítás 6 mg/l-nél).
• Automatikus végrehajtás: Amikor a valós idejű oldott oxigén (DO) adat a beállított alsó határérték alá esik, a vezérlő automatikusan aktiválja a levegőztetőt. Amint a DO visszaáll a biztonságos felső szintre, kikapcsolja a levegőztetőt. A teljes folyamat nem igényel manuális beavatkozást.
• Távoli monitorozás: Minden adat egyidejűleg feltöltődik egy felhőplatformra. A gazdálkodók távolról, valós időben figyelhetik az egyes tavak oldott oxigén állapotát és korábbi trendjeit egy mobilalkalmazáson vagy számítógépes irányítópulton keresztül, és SMS-értesítéseket kaphatnak alacsony oxigénszint esetén.

III. Alkalmazási eredmények és érték

Ennek a technológiának az bevezetése forradalmi változásokat hozott az indonéz gazdálkodók számára:

1. Jelentősen csökkent mortalitás, megnövekedett hozam és minőség:
   • A 24/7-es precíziós monitorozás teljes mértékben megakadályozza az éjszakai órák vagy a hirtelen időjárás-változások (pl. forró, mozdulatlan délutánok) okozta hipoxiás eseményeket, drasztikusan csökkentve a halak pusztulását.
   • A stabil oldott oxigén környezet csökkenti a halak stressz-szintjét, javítja a takarmánykonverziós arányt (FCR), elősegíti a gyorsabb és egészségesebb növekedést, és végső soron növeli a hozamot és a termékminőséget.
2. Jelentős megtakarítás az energia- és üzemeltetési költségeken:
   • A működést a „24/7-es levegőztetésről” az „igény szerinti levegőztetésre” állítja át, így a levegőztető üzemideje 50–70%-kal csökken.
   • Ez közvetlenül az áram- vagy dízelárak meredek csökkenéséhez vezet, jelentősen csökkentve az össztermelési költségeket és javítva a befektetés megtérülését (ROI).
3. Precíz és intelligens menedzsmentet tesz lehetővé:
   • A gazdák mentesülnek a folyamatos tóellenőrzések munkaigényes és pontatlan feladata alól, különösen éjszaka.
   • Az adatvezérelt döntések lehetővé teszik az etetés, a gyógyszerelés és a vízcsere tudományosabb ütemezését, lehetővé téve a modern átmenetet a „tapasztalatalapú gazdálkodásról” az „adatvezérelt gazdálkodásra”.
4. Továbbfejlesztett kockázatkezelési képesség:
   • A mobilriasztások lehetővé teszik a gazdálkodók számára, hogy azonnal értesüljenek a rendellenességekről, és távolról reagáljanak, még akkor is, ha nincsenek a helyszínen, ami jelentősen javítja a hirtelen kockázatok kezelésének képességét.

IV. Kihívások és jövőbeli kilátások

• Kihívások:
  • Kezdeti beruházási költség: Az érzékelők és automatizálási rendszerek kezdeti költsége továbbra is jelentős akadályt jelent a kisüzemi, egyéni gazdálkodók számára.
  • Műszaki képzés és adaptáció: Szükséges a hagyományos gazdálkodók képzése a régi gyakorlatok megváltoztatására, valamint a berendezések használatának és karbantartásának elsajátítására.
  • Infrastruktúra: A stabil áramellátás és hálózati lefedettség a távoli szigeteken a stabil rendszerműködés előfeltétele.
• Jövőbeli kilátások:
  • A berendezésköltségek várhatóan tovább csökkennek a technológia fejlődésével és a méretgazdaságosság elérésével.
  • A kormányzati és nem kormányzati szervezetek (NGO-k) támogatásai és promóciós programjai felgyorsítják majd a technológia elterjedését.
  • A jövőbeli rendszerek nemcsak az oldott oxigént, hanem a pH-t, a hőmérsékletet, az ammóniát, a zavarosságot és egyéb érzékelőket is integrálni fogják, átfogó „víz alatti IoT”-t hozva létre a tavak számára. A mesterséges intelligencia algoritmusok lehetővé teszik a teljes akvakultúra-folyamat teljesen automatizált, intelligens irányítását.

Következtetés

Az oldott oxigén érzékelők alkalmazása az indonéz akvakultúrában egy rendkívül reprezentatív sikertörténet. A precíz adatmonitorozás és az intelligens vezérlés révén hatékonyan kezeli az iparág legfőbb problémáit: a hipoxia kockázatát és a magas energiaköltségeket. Ez a technológia nemcsak az eszközök korszerűsítését jelenti, hanem a gazdálkodási filozófia forradalmát is, amely az indonéz és a globális akvakultúra-ipart folyamatosan egy hatékonyabb, fenntarthatóbb és intelligensebb jövő felé viszi.