Абстрактный
С интенсификацией аквакультуры и растущими требованиями к защите морской среды традиционные методы мониторинга качества воды больше не могут соответствовать многомерным требованиям в режиме реального времени. В данной статье систематически рассматриваются технологические принципы и прикладная ценность плавучих многопараметрических датчиков качества воды в каналах пресноводной аквакультуры и морской среде. С помощью сравнительных экспериментов подтверждаются преимущества производительности при мониторинге ключевых параметров, таких как растворенный кислород, pH, мутность и проводимость. Кроме того, обсуждается интеграция технологии Интернета вещей для интеллектуальных систем мониторинга. Практические исследования показывают, что эта технология сокращает время реагирования на аномалии качества воды на 83% и снижает заболеваемость аквакультуры на 42%, обеспечивая надежную техническую поддержку современной аквакультуры и защиты морской среды.
1. Технические принципы и архитектура системы
Плавающая многопараметрическая сенсорная система имеет модульную конструкцию, основные компоненты которой включают:
- Сенсорная матрица: интегрированный оптический датчик растворенного кислорода (точность ±0,1 мг/л), стеклянный электрод pH (±0,01), четырехэлектродный датчик проводимости (±1% полной шкалы), блок рассеивания мутности (0–4000 NTU).
- Плавающая конструкция: Корпус из полиэтилена высокой плотности с источником солнечной энергии и подводными стабилизаторами.
- Ретрансляция данных: поддерживает двухрежимную передачу 4G/BeiDou с регулируемой частотой дискретизации (5 мин–24 ч).
- Система самоочистки: Ультразвуковое устройство против биологического обрастания увеличивает интервалы технического обслуживания до 180 дней.
2. Применение в каналах пресноводной аквакультуры
2.1 Динамическая регуляция растворенного кислорода
В районах выращивания Macrobrachium rosenbergii в провинции Цзянсу сеть датчиков отслеживает колебания растворённого кислорода в режиме реального времени (2,3–8,7 мг/л). При падении уровня растворённого кислорода ниже 4 мг/л автоматически активируются аэраторы, что снижает случаи гипоксии на 76%.
2.2 Оптимизация кормления
Путем корреляции данных pH (6,8–8,2) и мутности (15–120 NTU) была разработана динамическая модель кормления, повышающая использование корма на 22%.
3. Прорывы в мониторинге морской среды
3.1 Адаптация к солености
Электроды из титанового сплава сохраняют линейный отклик (R² = 0,998) в диапазонах солености 5–35 psu, при этом дрейф данных <3 % наблюдался в испытаниях морской клетки компании Fujian.
3.2 Алгоритм компенсации приливов
Динамический базовый алгоритм устраняет помехи, вызванные приливными колебаниями, при измерениях аммиачного азота (0–2 мг/л), снижая погрешность до ±5% в испытаниях в устье реки Цяньтан.
4. Решения по интеграции Интернета вещей
Периферийные вычислительные узлы обеспечивают локальную предварительную обработку данных (снижение шума, удаление выбросов), а облачные платформы поддерживают многомерный анализ:
- Пространственно-временные тепловые карты очагов цветения водорослей
- Модели LSTM, прогнозирующие 72-часовые тенденции качества воды
- Оповещения мобильного приложения (задержка ответа <15 с)
5. Анализ затрат и выгод
По сравнению с традиционным ручным отбором проб:
- Расходы на мониторинг сокращаются на 62% в год
- Плотность данных увеличилась в 400 раз
- Предупреждения о цветении водорослей были выпущены за 48 часов до этого
- Уровень выживаемости в аквакультуре повысился до 92,4%.
6. Проблемы и перспективы на будущее
Текущие ограничения включают влияние биообрастания (особенно при температуре выше 28°C) и интерференцию параметров. В будущем планируется:
- Сенсорные материалы на основе графена
- Калибровка автономного подводного робота
- Проверка данных на основе блокчейна
Заключение
Плавающие многопараметрические системы мониторинга представляют собой технологический скачок от «периодического отбора проб» к «непрерывному измерению», обеспечивая критически важную поддержку для интеллектуального рыболовства и сохранения морской среды. В 2023 году Министерство сельского хозяйства Китая включило такие устройства в списокСовременные стандарты аквакультурных ферм, что свидетельствует о широком принятии в будущем.
Мы также можем предложить различные решения для
1. Портативный многопараметрический измеритель качества воды
2. Система плавучих буев для многопараметрического контроля качества воды
3. Автоматическая щетка для очистки многопараметрического датчика воды
4. Полный комплект серверов и программного беспроводного модуля, поддерживает RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для большего количества датчиков воды информация,
пожалуйста, свяжитесь с Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Время публикации: 13 августа 2025 г.