Un estudo de caso de aplicación de sensores de osíxeno disolto en aireación de precisión

I. Antecedentes do proxecto: Os desafíos e as oportunidades da acuicultura indonesia

Indonesia é o segundo maior produtor de acuicultura do mundo, e a industria é un piar fundamental da súa economía nacional e da súa seguridade alimentaria. Non obstante, os métodos agrícolas tradicionais, especialmente a agricultura intensiva, enfróntanse a desafíos importantes:

• Risco de hipoxia: En estanques de alta densidade, a respiración dos peixes e a descomposición da materia orgánica consomen grandes cantidades de osíxeno. A insuficiencia de osíxeno disolto (OD) leva a un crecemento lento dos peixes, unha redución do apetito, un aumento do estrés e pode causar asfixia e mortaldade a grande escala, o que resulta en perdas económicas devastadoras para os agricultores.
• Altos custos enerxéticos: os aireadores tradicionais adoitan funcionar con xeradores diésel ou coa rede eléctrica e requiren un funcionamento manual. Para evitar a hipoxia nocturna, os agricultores adoitan poñer os aireadores en funcionamento de forma continua durante longos períodos, o que leva a un enorme consumo de electricidade ou diésel e a uns custos operativos moi elevados.
• Xestión extensiva: Depender da experiencia manual para avaliar os niveis de osíxeno na auga (como observar se os peixes están "boqueando" na superficie) é moi impreciso. Cando se observa a boqueada, os peixes xa están gravemente estresados ​​e iniciar a aireación neste punto adoita ser demasiado tarde.

Para abordar estes problemas, en Indonesia están a promoverse sistemas intelixentes de monitorización da calidade da auga baseados na tecnoloxía da Internet das Cousas (IoT), nos que o sensor de osíxeno disolto desempeña un papel fundamental.

II. Estudo de caso detallado da aplicación da tecnoloxía

Localización: Granxas de tilapia ou camaróns a mediana ou grande escala en zonas costeiras e interiores de illas fóra de Xava (por exemplo, Sumatra, Kalimantan).

Solución técnica: Implementación de sistemas intelixentes de monitorización da calidade da auga integrados con sensores de osíxeno disolto.

1. Sensor de osíxeno disolto: o «órgano sensorial» do sistema

• Tecnoloxía e función: Utiliza sensores ópticos baseados en fluorescencia. O principio implica unha capa de colorante fluorescente na punta do sensor. Cando se excita con luz dunha lonxitude de onda específica, o colorante emite fluorescencia. A concentración de osíxeno disolto na auga reduce (atenua) a intensidade e a duración desta fluorescencia. Ao medir este cambio, calcúlase con precisión a concentración de OD.
• Vantaxes (sobre os sensores electroquímicos tradicionais):
  • Sen mantemento: Non é necesario substituír os electrólitos nin as membranas; os intervalos de calibración son longos e requiren un mantemento mínimo.
  • Alta resistencia ás interferencias: Menos susceptible ás interferencias do caudal da auga, sulfuro de hidróxeno e outros produtos químicos, o que o fai ideal para ambientes de estanques complexos.
  • Alta precisión e resposta rápida: proporciona datos de OD continuos, precisos e en tempo real.

2. Integración de sistemas e fluxo de traballo

• Adquisición de datos: o sensor de OD instálase permanentemente a unha profundidade crítica no estanque (a miúdo na zona máis afastada do aireador ou na capa media de auga, onde o OD adoita ser máis baixo), monitorizando os valores de OD as 24 horas do día, os 7 días da semana.
• Transmisión de datos: o sensor envía datos por cable ou sen fíos (por exemplo, LoRaWAN, rede móbil) a un rexistrador/pasarela de datos alimentado por enerxía solar na beira do estanque.
• Análise de datos e control intelixente: A pasarela contén un controlador preprogramado con límites superior e inferior de OD (por exemplo, iniciar a aireación a 4 mg/L, parar a 6 mg/L).
• Execución automática: Cando os datos de OD en tempo real caen por debaixo do límite inferior establecido, o controlador activa automaticamente o aireador. Apágao unha vez que o OD se recupera a un nivel superior seguro. Todo o proceso non require intervención manual.
• Monitorización remota: Todos os datos cárganse simultaneamente a unha plataforma na nube. Os agricultores poden monitorizar remotamente o estado da disolución oxigénica (OD) e as tendencias históricas de cada estanque en tempo real a través dunha aplicación móbil ou dun panel de control do ordenador e recibir alertas por SMS para condicións de baixo osíxeno.

III. Resultados e valor da aplicación

A adopción desta tecnoloxía trouxo cambios revolucionarios para os agricultores indonesios:

1. Mortalidade significativamente reducida, maior rendemento e calidade:
   • A monitorización de precisión 24 horas ao día, 7 días á semana, evita por completo os eventos hipóxicos causados ​​polas horas nocturnas ou por cambios meteorolóxicos repentinos (por exemplo, tardes calorosas e tranquilas), o que reduce drasticamente a mortalidade dos peixes.
   • Un ambiente de OD estable reduce o estrés dos peixes, mellora a taxa de conversión alimentaria (FCR), promove un crecemento máis rápido e saudable e, en última instancia, aumenta o rendemento e a calidade do produto.
2. Aforro substancial en enerxía e custos operativos:
   • Cambia o funcionamento de "aireación 24 horas ao día, 7 días á semana" a "aireación baixo demanda", o que reduce o tempo de funcionamento do aireador entre un 50 % e un 70 %.
   • Isto leva directamente a unha forte caída nos custos da electricidade ou do diésel, o que reduce significativamente os custos de produción globais e mellora o retorno do investimento (ROI).
3. Permite unha xestión precisa e intelixente:
   • Os agricultores libéranse da tarefa laboriosa e imprecisa de comprobar constantemente os estanques, especialmente durante a noite.
   • As decisións baseadas en datos permiten unha programación máis científica da alimentación, a medicación e o intercambio de auga, o que facilita unha transición moderna da "agricultura baseada na experiencia" á "agricultura baseada en datos".
4. Capacidade mellorada de xestión de riscos:
   • As alertas móbiles permiten aos agricultores ser inmediatamente conscientes das anomalías e responder de forma remota, mesmo cando non están no lugar, o que mellora enormemente a súa capacidade para xestionar riscos repentinos.

IV. Desafíos e perspectivas de futuro

• Desafíos:
  • Custo do investimento inicial: O custo inicial dos sensores e os sistemas de automatización segue a ser unha barreira significativa para os pequenos agricultores individuais.
  • Formación e adopción técnicas: É necesario formar os agricultores tradicionais para que cambien as prácticas antigas e aprendan a usar e manter o equipo.
  • Infraestrutura: Un subministro de enerxía estable e unha cobertura de rede en illas remotas son requisitos previos para un funcionamento estable do sistema.
• Perspectivas futuras:
  • Espérase que os custos dos equipos sigan diminuíndo a medida que a tecnoloxía madure e se consigan economías de escala.
  • As subvencións e os programas de promoción de gobernos e organizacións non gobernamentais (ONG) acelerarán a adopción desta tecnoloxía.
  • Os sistemas futuros integrarán non só o dióxido de óxido, senón tamén o pH, a temperatura, o amoníaco, a turbidez e outros sensores, creando unha "IoT subacuática" completa para estanques. Os algoritmos de intelixencia artificial permitirán unha xestión totalmente automatizada e intelixente de todo o proceso de acuicultura.

Conclusión

A aplicación de sensores de osíxeno disolto na acuicultura indonesia é unha historia de éxito moi representativa. Mediante unha monitorización precisa dos datos e un control intelixente, aborda eficazmente os puntos débiles principais da industria: o risco de hipoxia e os altos custos enerxéticos. Esta tecnoloxía representa non só unha mellora das ferramentas, senón unha revolución na filosofía agrícola, impulsando a industria acuícola indonesia e mundial cara a un futuro máis eficiente, sostible e intelixente.