Aqua-Sense Pro - Система мониторинга аквакультуры на солнечной энергии

Глобальный спрос на аквакультурные продукты питания, как ожидается, вырастет более чем на 70% к 2050 году, что создаст огромное давление на традиционные практики аквакультуры. Рыбоводство, являющееся критически важным компонентом глобальной продовольственной безопасности, сталкивается с серьезными проблемами, связанными с управлением качеством воды, операционной эффективностью и экологической устойчивостью. Неподходящие условия воды, вызванные колебаниями таких параметров, как растворенный кислород (DO), pH и аммиак, могут привести к замедлению роста, вспышкам заболеваний и катастрофическим потерям запасов, что напрямую влияет на прибыльность фермы. Ручной мониторинг требует много труда, подвержен ошибкам и не предоставляет данных в реальном времени, необходимых для проактивного управления. Вариация в 5% растворенного кислорода от оптимального диапазона может увеличить коэффициент конверсии корма (FCR) до 15%, что напрямую снижает прибыль.

Система Aqua-Sense Pro от SOLARTODO для аквакультуры и рыбных ферм представляет собой комплексное IoT-решение, разработанное для решения этих проблем. Эта система предназначена для фермы площадью 10 гектаров с до 8 различными прудами. Используя промышленные подводные датчики класса IP68, автономное солнечное питание и сложную облачную платформу с поддержкой 4G, Aqua-Sense Pro обеспечивает непрерывный мониторинг и автоматизированное управление критически важными параметрами водной среды в реальном времени. Система позволяет операторам ферм перейти от реактивного решения проблем к модели точной аквакультуры, основанной на данных. Наша система продемонстрировала улучшение урожайности на 15-25%, снижение затрат на экстренную аэрацию на 40% и оптимизацию стратегий кормления, обеспечивая полный возврат инвестиций всего за 18-24 месяца.

Основу системы составляет наша сеть из 24 промышленных многопараметрических датчиков. Каждый датчик представляет собой надежное, автономное устройство, соответствующее стандартам IP68, что обеспечивает полную защиту от пыли и постоянное погружение в воду на глубину до 3 метров. Датчики обеспечивают высокоточные измерения шести критически важных параметров: Температура (Диапазон: -5°C до 60°C, Точность: ±0.2°C, соответствует ISO 7177:1986), pH (Диапазон: 0-14, Точность: ±0.1 pH, соответствует ASTM D1293), Растворенный кислород (Диапазон: 0-20 мг/л, Точность: ±0.2 мг/л, использует оптическую люминесценцию, соответствующую ASTM D888-18 Метод C), Аммиак (Диапазон: 0-100 мг/л, Точность: ±5% от показания с помощью ионно-селективного электрода), Мутность (Диапазон: 0-1000 NTU, Точность: ±2% на основе нефельометрического метода ISO 7027) и Соленость (Диапазон: 0-70 ppt, Точность: ±1 ppt с помощью 4-электродного датчика проводимости). Эти 24 датчика стратегически размещены по 8 прудам (по 3 датчика на пруд), чтобы создать высокоразрешающий трехмерный профиль качества воды.

Данные от датчиков передаются по беспроводной сети на центральный IoT-шлюз, размещенный в корпусе из поликарбоната, защищенном по стандарту IP67 и устойчивом к УФ-излучению. Связь осуществляется через модуль 4G LTE с высокой пропускной способностью, что позволяет не только передавать данные с датчиков, но и поддерживать опциональные высококачественные видеопотоки. Питание всей работы на месте осуществляется нашей солнечной системой 'Solar-Medium', которая включает высокоэффективную монокристаллическую солнечную панель мощностью 80 Вт (соответствует IEC 61215 и UL 1703) и аккумуляторную батарею Lithium Iron Phosphate (LFP) емкостью 40Ah. Батарея LFP обеспечивает срок службы более 3000 циклов при 80% глубине разряда, что гарантирует более 8 лет надежной работы. Система спроектирована так, чтобы обеспечивать минимум 5 дней автономной работы. Данные выбираются с интервалом по умолчанию в 10 минут, который можно настроить от 1 до 60 минут. Шлюз имеет механизм хранения и передачи, который сохраняет более 40,000 точек данных локально во время отключения сети и автоматически передает их после восстановления соединения.

Сердцем Aqua-Sense Pro является облачная платформа профессионального уровня. Доступная через любой веб-браузер или специализированное мобильное приложение (iOS/Android), платформа предоставляет панель мониторинга в реальном времени, визуализирующую состояние всех 8 прудов. Пользователи могут просматривать данные в реальном времени, анализировать исторические тренды за месяцы или годы и сопоставлять различные параметры. Система оповещений платформы высоконастраиваема, позволяя операторам устанавливать пользовательские многоуровневые пороги для любого параметра. Когда порог превышен, система мгновенно отправляет оповещения через SMS, Email и Push-уведомления в приложении. Профессиональный уровень открывает доступ к предсказательной аналитике на основе ИИ, прогнозируя потенциальные проблемы с качеством воды за 24 часа вперед, предсказывая риски цветения водорослей и моделируя темпы роста рыбы в зависимости от условий окружающей среды.

Система Aqua-Sense Pro замыкает цикл от мониторинга до действий через автоматизированное управление аэраторами и кормушками. Решение включает надежные модули управления реле, которые интегрируются непосредственно с существующей инфраструктурой фермы. Когда облачная платформа обнаруживает, что уровень DO опускается ниже заданного пользователем порога (например, 4.5 мг/л), она автоматически активирует аэраторы пруда. Система работает аэраторами до восстановления уровня DO в оптимальный диапазон, а затем отключает их, предотвращая перерасход энергии. Эта функция может снизить потребление электроэнергии, связанное с аэрацией, до 40% по сравнению с ручной или таймерной работой. Система также интегрируется с автоматизированными кормушками, инициируя кормление в оптимальных метаболических условиях. Этот подход, основанный на данных, обеспечивает эффективное потребление корма, улучшая коэффициент конверсии корма (FCR) на 10-15% и снижая экологическое воздействие неиспользованного корма.

Оптические датчики DO и мутности требуют минимального обслуживания, обычно достаточно простой очистки каждые 3-6 месяцев для удаления биопленки. Датчики pH и аммиака имеют срок службы 12-24 месяца и могут потребовать перекалибровки каждые 2-3 месяца для оптимальной точности, процесс которой контролируется мобильным приложением. Все компоненты спроектированы для легкой замены в полевых условиях, со средним временем замены менее 15 минут на датчик. Система имеет высокую масштабируемость, центральный 4G шлюз поддерживает до 100 индивидуальных датчиков. Расширение с 8 до 12 прудов потребует лишь покупки и установки дополнительных датчиков, которые автоматически обнаруживаются и настраиваются на облачной платформе. Передача данных от шлюза в облако шифруется с использованием TLS 1.2, а облачная платформа размещена на защищенной инфраструктуре, соответствующей ISO/IEC 27001 для управления информационной безопасностью. Доступ пользователей контролируется с помощью ролевых разрешений, что гарантирует, что только уполномоченные лица могут просматривать данные или изменять настройки системы.