გახსნილი ჟანგბადის სენსორების გამოყენების შემთხვევის შესწავლა ზუსტ აერაციაში

I. პროექტის ისტორია: ინდონეზიური აკვაკულტურის გამოწვევები და შესაძლებლობები

ინდონეზია მსოფლიოში აკვაკულტურის სიდიდით მეორე მწარმოებელია და ეს ინდუსტრია მისი ეროვნული ეკონომიკისა და სურსათის უვნებლობის კრიტიკულ საყრდენს წარმოადგენს. თუმცა, ტრადიციული მეურნეობის მეთოდები, განსაკუთრებით ინტენსიური მეურნეობა, მნიშვნელოვანი გამოწვევების წინაშე დგას:

• ჰიპოქსიის რისკი: მაღალი სიმკვრივის ტბორებში თევზის სუნთქვა და ორგანული ნივთიერებების დაშლა დიდი რაოდენობით ჟანგბადს მოიხმარს. გახსნილი ჟანგბადის (DO) არასაკმარისი რაოდენობა იწვევს თევზის ზრდის შენელებას, მადის დაქვეითებას, სტრესის ზრდას და შეიძლება გამოიწვიოს მასშტაბური დახრჩობა და სიკვდილიანობა, რაც ფერმერებისთვის დამანგრეველ ეკონომიკურ ზარალს იწვევს.
• მაღალი ენერგო ხარჯები: ტრადიციული აერატორები ხშირად დიზელის გენერატორებით ან ქსელით მუშაობენ და საჭიროებენ ხელით მუშაობას. ღამის ჰიპოქსიის თავიდან ასაცილებლად, ფერმერები ხშირად აერატორებს უწყვეტად დიდი ხნის განმავლობაში ამუშავებენ, რაც იწვევს ელექტროენერგიის ან დიზელის უზარმაზარ მოხმარებას და ძალიან მაღალ საოპერაციო ხარჯებს.
• ფართომასშტაბიანი მართვა: წყალში ჟანგბადის დონის შესაფასებლად ხელით ჩატარებული გამოცდილების გამოყენება — მაგალითად, იმის დაკვირვება, სუნთქავენ თუ არა თევზები ზედაპირზე — ძალიან არაზუსტია. როდესაც სუნთქავენ, თევზები უკვე ძლიერ სტრესს განიცდიან და ამ ეტაპზე აერაციის დაწყება ხშირად უკვე გვიანია.

ამ პრობლემების მოსაგვარებლად, ინდონეზიაში ხელს უწყობენ „საგნების ინტერნეტის“ (IoT) ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ინტელექტუალური წყლის ხარისხის მონიტორინგის სისტემებს, სადაც გახსნილი ჟანგბადის სენსორი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს.

II. ტექნოლოგიის გამოყენების დეტალური შემთხვევის შესწავლა

მდებარეობა: საშუალო და დიდი მასშტაბის ტილაპიის ან კრევეტების ფერმები ჯავის გარეთ მდებარე კუნძულების სანაპირო და შიდა რაიონებში (მაგ., სუმატრა, კალიმანტანი).

ტექნიკური გადაწყვეტა: ინტელექტუალური წყლის ხარისხის მონიტორინგის სისტემების დანერგვა, რომლებიც ინტეგრირებულია გახსნილი ჟანგბადის სენსორებთან.

1. გახსნილი ჟანგბადის სენსორი – სისტემის „გრძნობის ორგანო“

• ტექნოლოგია და ფუნქცია: იყენებს ოპტიკურ ფლუორესცენციაზე დაფუძნებულ სენსორებს. პრინციპი გულისხმობს სენსორის წვერზე ფლუორესცენტული საღებავის ფენის განთავსებას. კონკრეტული ტალღის სიგრძის სინათლით აღგზნებისას, საღებავი ფლუორესცენციას განიცდის. წყალში გახსნილი ჟანგბადის კონცენტრაცია აქრობს (ამცირებს) ამ ფლუორესცენციის ინტენსივობას და ხანგრძლივობას. ამ ცვლილების გაზომვით, ზუსტად გამოითვლება ჟანგბადის ოქსიდის კონცენტრაცია.
• უპირატესობები (ტრადიციულ ელექტროქიმიურ სენსორებთან შედარებით):
  • ტექნიკური მომსახურების გარეშე: არ საჭიროებს ელექტროლიტების ან მემბრანების შეცვლას; კალიბრაციის ინტერვალები ხანგრძლივია, რაც მინიმალურ ტექნიკური მომსახურებას მოითხოვს.
  • ჩარევის მაღალი წინააღმდეგობა: ნაკლებად მგრძნობიარეა წყლის ნაკადის სიჩქარის, გოგირდწყალბადის და სხვა ქიმიკატების ჩარევის მიმართ, რაც მას იდეალურს ხდის აუზის რთული გარემოსთვის.
  • მაღალი სიზუსტე და სწრაფი რეაგირება: უზრუნველყოფს უწყვეტ, ზუსტ, რეალურ დროში DO მონაცემებს.

2. სისტემის ინტეგრაცია და სამუშაო პროცესი

• მონაცემთა შეგროვება: DO სენსორი მუდმივად დამონტაჟებულია აუზის კრიტიკულ სიღრმეზე (ხშირად აერატორიდან ყველაზე შორს მდებარე ადგილას ან წყლის შუა ფენაში, სადაც DO, როგორც წესი, ყველაზე დაბალია) და აკონტროლებს DO მნიშვნელობებს 24/7.
• მონაცემთა გადაცემა: სენსორი მონაცემებს კაბელით ან უსადენოდ (მაგ., LoRaWAN, ფიჭური ქსელი) აგზავნის ტბორის კიდეზე მზის ენერგიაზე მომუშავე მონაცემთა ჩამწერთან/კარიბჭესთან.
• მონაცემთა ანალიზი და ინტელექტუალური კონტროლი: კარიბჭე შეიცავს წინასწარ დაპროგრამებულ კონტროლერს DO ზედა და ქვედა ზღვრული ზღვრებით (მაგ., აერაციის დაწყება 4 მგ/ლ-ზე, გაჩერება 6 მგ/ლ-ზე).
• ავტომატური შესრულება: როდესაც რეალურ დროში მიღებული DO მონაცემები დადგენილ ქვედა ზღვარს ქვემოთ ეცემა, კონტროლერი ავტომატურად ააქტიურებს აერატორს. ის თიშავს აერატორს, როგორც კი DO უსაფრთხო ზედა დონეს დაუბრუნდება. მთელი პროცესი არ საჭიროებს ხელით ჩარევას.
• დისტანციური მონიტორინგი: ყველა მონაცემი ერთდროულად აიტვირთება ღრუბლოვან პლატფორმაზე. ფერმერებს შეუძლიათ დისტანციურად აკონტროლონ თითოეული ტბორის ჟანგბადის შემცველობის სტატუსი და ისტორიული ტენდენციები რეალურ დროში მობილური აპლიკაციის ან კომპიუტერის დაფის საშუალებით და მიიღონ SMS შეტყობინებები ჟანგბადის დაბალი შემცველობის პირობების შესახებ.

III. განაცხადის შედეგები და ღირებულება

ამ ტექნოლოგიის დანერგვამ ინდონეზიელ ფერმერებს რევოლუციური ცვლილებები მოუტანა:

1. მნიშვნელოვნად შემცირებული სიკვდილიანობა, გაზრდილი მოსავლიანობა და ხარისხი:
   • 24/7 ზუსტი მონიტორინგი სრულად გამორიცხავს ღამის საათებით ან ამინდის უეცარი ცვლილებით (მაგ., ცხელი, წყნარი შუადღე) გამოწვეულ ჰიპოქსიურ მოვლენებს, რაც მკვეთრად ამცირებს თევზის სიკვდილიანობას.
   • სტაბილური DO გარემო ამცირებს თევზის სტრესს, აუმჯობესებს საკვების კონვერსიის კოეფიციენტს (FCR), ხელს უწყობს სწრაფ და ჯანსაღ ზრდას და საბოლოო ჯამში, ზრდის მოსავლიანობას და პროდუქტის ხარისხს.
2. ენერგიისა და საოპერაციო ხარჯების მნიშვნელოვანი დანაზოგი:
   • გადააქვს მუშაობა „24/7 აერაციიდან“ „მოთხოვნისამებრ აერაციაზე“, რაც ამცირებს აერატორის მუშაობის დროს 50%-70%-ით.
   • ეს პირდაპირ იწვევს ელექტროენერგიის ან დიზელის ფასების მკვეთრ ვარდნას, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს წარმოების საერთო ხარჯებს და აუმჯობესებს ინვესტიციის ანაზღაურებას (ROI).
3. უზრუნველყოფს ზუსტ და ინტელექტუალურ მართვას:
   • ფერმერები თავისუფლდებიან აუზის მუდმივი შემოწმების შრომატევადი და არაზუსტი დავალებისგან, განსაკუთრებით ღამით.
   • მონაცემებზე დაფუძნებული გადაწყვეტილებები საშუალებას იძლევა კვების, მედიკამენტებისა და წყლის გაცვლის უფრო სამეცნიერო დაგეგმვისა, რაც საშუალებას იძლევა თანამედროვე გადასვლა „გამოცდილებაზე დაფუძნებული მეურნეობიდან“ „მონაცემებზე დაფუძნებულ მეურნეობაზე“.
4. გაძლიერებული რისკების მართვის შესაძლებლობა:
   • მობილური შეტყობინებები ფერმერებს საშუალებას აძლევს, დაუყოვნებლივ იცოდნენ დარღვევების შესახებ და დისტანციურად მოახდინონ რეაგირება, მაშინაც კი, როდესაც ისინი ადგილზე არ იმყოფებიან, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მათ უნარს, მართონ მოულოდნელი რისკები.

IV. გამოწვევები და მომავლის პერსპექტივები

• გამოწვევები:
  • საწყისი ინვესტიციის ღირებულება: სენსორებისა და ავტომატიზაციის სისტემების საწყისი ღირებულება კვლავ მნიშვნელოვან ბარიერს წარმოადგენს მცირე მასშტაბის, ინდივიდუალური ფერმერებისთვის.
  • ტექნიკური მომზადება და დანერგვა: აუცილებელია ტრადიციული ფერმერების მომზადება ძველი პრაქტიკის შესაცვლელად და აღჭურვილობის გამოყენებისა და მოვლა-პატრონობის შესასწავლად.
  • ინფრასტრუქტურა: შორეულ კუნძულებზე სტაბილური ენერგომომარაგება და ქსელის დაფარვა სისტემის სტაბილური ფუნქციონირების წინაპირობაა.
• მომავლის პერსპექტივა:
  • აღჭურვილობის ფასები, სავარაუდოდ, კვლავაც შემცირდება ტექნოლოგიის განვითარებასა და მასშტაბის ეკონომიის მიღწევასთან ერთად.
  • მთავრობისა და არასამთავრობო ორგანიზაციების (NGO) სუბსიდიები და ხელშეწყობის პროგრამები დააჩქარებს ამ ტექნოლოგიის დანერგვას.
  • მომავლის სისტემები ინტეგრირებენ არა მხოლოდ ჟანგბადის შემცველობას (DO), არამედ pH-ის, ტემპერატურის, ამიაკის, სიმღვრივის და სხვა სენსორებსაც, რაც შექმნის ყოვლისმომცველ „წყალქვეშა ნივთების ინტერნეტს“ აუზებისთვის. ხელოვნური ინტელექტის ალგორითმები უზრუნველყოფს მთელი აკვაკულტურის პროცესის სრულად ავტომატიზირებულ და ინტელექტუალურ მართვას.

დასკვნა

ინდონეზიურ აკვაკულტურაში გახსნილი ჟანგბადის სენსორების გამოყენება წარმატების საკმაოდ წარმომადგენლობითი ისტორიაა. ზუსტი მონაცემთა მონიტორინგისა და ინტელექტუალური კონტროლის გზით, ის ეფექტურად უმკლავდება ინდუსტრიის ძირითად პრობლემებს: ჰიპოქსიის რისკს და მაღალ ენერგო ხარჯებს. ეს ტექნოლოგია წარმოადგენს არა მხოლოდ ხელსაწყოების განახლებას, არამედ რევოლუციას სოფლის მეურნეობის ფილოსოფიაში, რაც ინდონეზიურ და გლობალურ აკვაკულტურის ინდუსტრიას სტაბილურად უფრო ეფექტური, მდგრადი და ინტელექტუალური მომავლისკენ უბიძგებს.