Mga Lumulutang na Multi-Parameter na Sensor ng Kalidad ng Tubig sa Aquaculture at Marine Monitoring: Mga Makabagong Aplikasyon

Abstrak
Dahil sa pagtindi ng aquaculture at lumalaking pangangailangan para sa pangangalaga sa kapaligirang pandagat, ang mga tradisyunal na pamamaraan sa pagsubaybay sa kalidad ng tubig ay hindi na kayang matugunan ang mga real-time at multi-dimensional na pangangailangan. Sistematikong sinusuri ng papel na ito ang mga prinsipyong teknolohikal at halaga ng aplikasyon ng mga lumulutang na multi-parameter na sensor ng kalidad ng tubig sa mga freshwater aquaculture channel at mga kapaligirang pandagat. Sa pamamagitan ng mga paghahambing na eksperimento, napapatunayan ang mga bentahe ng pagganap sa pagsubaybay sa mga pangunahing parameter tulad ng dissolved oxygen, pH, turbidity, at conductivity. Bukod pa rito, tinalakay ang pagsasama ng teknolohiyang IoT para sa mga intelligent monitoring system. Ipinapakita ng mga case study na binabawasan ng teknolohiyang ito ang oras ng pagtugon sa anomaly ng kalidad ng tubig ng 83% at binabawasan ang insidente ng sakit sa aquaculture ng 42%, na nagbibigay ng maaasahang teknikal na suporta para sa modernong aquaculture at proteksyon sa ekolohiya ng dagat.

1. Mga Teknikal na Prinsipyo at Arkitektura ng Sistema

Ang lumulutang na multi-parameter sensor system ay gumagamit ng modular na disenyo, na may mga pangunahing bahagi kabilang ang:

• Sensor Array: Pinagsamang optical dissolved oxygen sensor (±0.1 mg/L katumpakan), pH glass electrode (±0.01), four-electrode conductivity probe (±1% FS), turbidity scattering unit (0–4000 NTU).
• Lumulutang na Istruktura: Pabahay na gawa sa high-density polyethylene na may solar power supply at mga underwater stabilizer.
• Data Relay: Sinusuportahan ang 4G/BeiDou dual-mode transmission na may adjustable sampling frequency (5 min–24 oras).
• Sistema ng Paglilinis sa Sarili: Ang ultrasonic anti-biofouling device ay nagpapalawig ng mga agwat ng pagpapanatili hanggang 180 araw.

2. Mga Aplikasyon sa mga Channel ng Aquaculture sa Tubig-tabang

2.1 Dinamikong Regulasyon ng Natunaw na Oksiheno

Sa mga lugar ng pagsasaka ng Macrobrachium rosenbergii sa Jiangsu, sinusubaybayan ng sensor network ang mga real-time na pagbabago-bago ng DO (2.3–8.7 mg/L). Kapag bumaba sa 4 mg/L ang mga antas, awtomatikong naa-activate ang mga aerator, na binabawasan ang mga insidente ng hypoxia ng 76%.

2.2 Pag-optimize ng Pagpapakain

Sa pamamagitan ng pag-uugnay ng datos ng pH (6.8–8.2) at turbidity (15–120 NTU), isang dynamic feeding model ang nabuo, na nagpabuti sa paggamit ng feed ng 22%.

3. Mga Pagsulong sa Pagsubaybay sa Kapaligiran sa Dagat

3.1 Pag-aangkop sa Kaasinan

Ang mga electrode ng titanium alloy ay nagpapanatili ng linear na tugon (R² = 0.998) sa mga saklaw ng kaasinan na 5–35 psu, na may <3% na data drift na naobserbahan sa mga pagsubok sa marine cage ng Fujian.

3.2 Algoritmo ng Kompensasyon sa Pagtaas ng Tide

Tinatanggal ng isang dynamic baseline algorithm ang interference mula sa tidal fluctuations sa mga sukat ng ammonia nitrogen (0–2 mg/L), na binabawasan ang error sa ±5% sa mga pagsubok sa bunganga ng Ilog Qiantang.

4. Mga Solusyon sa Pagsasama ng IoT

Ang mga edge computing node ay nagbibigay-daan sa lokal na preprocessing ng data (pagbabawas ng ingay, pag-alis ng outlier), habang sinusuportahan ng mga cloud platform ang multi-dimensional na pagsusuri:

• Mga spatiotemporal heatmap para sa mga hotspot ng pamumulaklak ng algal
• Mga modelo ng LSTM na humuhula sa mga trend sa kalidad ng tubig sa loob ng 72 oras
• Mga alerto sa Mobile APP (latency ng tugon <15 segundo)

5. Pagsusuri ng Gastos-Benepisyo

Kung ikukumpara sa tradisyonal na manu-manong pagkuha ng sample:

• Nabawasan ng 62% taun-taon ang mga gastos sa pagsubaybay
• Tumaas nang 400 beses ang densidad ng datos
• Mga babala sa pamumulaklak ng algae na inilabas 48 oras bago nito
• Bumuti ang antas ng kaligtasan ng mga aquaculture sa 92.4%

6. Mga Hamon at Mga Inaasahan sa Hinaharap

Kabilang sa mga kasalukuyang limitasyon ang biofouling interference (lalo na sa temperaturang higit sa 28°C) at cross-parameter interference. Kabilang sa mga direksyon sa hinaharap ang:

• Mga materyales na sensor na nakabatay sa graphene
• Awtonomong pagkakalibrate ng robot sa ilalim ng tubig
• Pag-verify ng datos batay sa Blockchain

Konklusyon

Ang mga lumulutang na multi-parameter monitoring system ay kumakatawan sa isang teknolohikal na paglukso mula sa "intermittent sampling" patungo sa "continuous sensing," na nagbibigay ng kritikal na suporta para sa matalinong pangisdaan at konserbasyon ng ekolohiya sa dagat. Noong 2023, isinama ng Ministri ng Agrikultura ng Tsina ang mga naturang aparato saMga Pamantayan sa Modernong Sakahan ng Aquaculture, na nagpapahiwatig ng malawakang pag-aampon sa hinaharap.

Maaari rin kaming magbigay ng iba't ibang solusyon para sa

1. Handheld meter para sa kalidad ng tubig na may maraming parameter

2. Sistema ng lumulutang na buoy para sa kalidad ng tubig na may maraming parameter

3. Awtomatikong brush para sa paglilinis ng sensor ng tubig na may maraming parameter

4. Kumpletong hanay ng mga server at software wireless module, sumusuporta sa RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Para sa mas maraming sensor ng tubig impormasyon,

mangyaring makipag-ugnayan sa Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Website ng kompanya:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582