Абстрактный
В условиях интенсификации аквакультуры и растущих требований к защите морской среды традиционные методы мониторинга качества воды больше не могут удовлетворять многомерным требованиям в режиме реального времени. В данной статье систематически рассматриваются технологические принципы и практическая ценность плавающих многопараметрических датчиков качества воды в пресноводных каналах аквакультуры и морской среде. С помощью сравнительных экспериментов подтверждаются преимущества в мониторинге ключевых параметров, таких как растворенный кислород, pH, мутность и электропроводность. Кроме того, обсуждается интеграция технологии IoT для интеллектуальных систем мониторинга. Примеры из практики 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 экологии.
1. Технические принципы и системная архитектура
Плавающая многопараметрическая сенсорная система имеет модульную конструкцию, включающую в себя следующие основные компоненты:
- Сенсорная система: интегрированный оптический датчик растворенного кислорода (точность ±0,1 мг/л), стеклянный pH-электрод (±0,01), четырехэлектродный кондуктометрический зонд (±1% от полной шкалы), блок измерения мутности (0–4000 NTU).
- Плавучая конструкция: корпус из полиэтилена высокой плотности с солнечным источником питания и подводными стабилизаторами.
- Передача данных: Поддерживает двухрежимную передачу 4G/BeiDou с регулируемой частотой дискретизации (от 5 мин до 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 содержания растворенного кислорода в режиме реального времени (2,3–8,7 мг/л). Когда уровень падает ниже 4 мг/л, автоматически включаются аэраторы, что снижает количество случаев гипоксии на 76%.
2.2 Оптимизация кормления
Путем сопоставления данных по pH (6,8–8,2) и мутности (15–120 NTU) была разработана динамическая модель кормления, которая позволила повысить эффективность использования корма на 22%.
3. Прорывы в мониторинге морской среды
3.1 Адаптивность к солености
Электроды из титанового сплава демонстрируют линейную зависимость (R² = 0,998) в диапазоне солености от 5 до 35 промилле, при этом в ходе испытаний в морских садках в Фуцзяне наблюдался дрейф данных менее 3%.
3.2 Алгоритм компенсации приливов
Алгоритм динамической базовой линии устраняет помехи от приливных колебаний при измерениях аммиачного азота (0–2 мг/л), снижая погрешность до ±5% в экспериментах в устье реки Цяньтан.
4. Решения для интеграции IoT
Узлы периферийных вычислений обеспечивают локальную предварительную обработку данных (снижение шума, удаление выбросов), в то время как облачные платформы поддерживают многомерный анализ:
- Пространственно-временные тепловые карты очагов цветения водорослей
- Модели LSTM, прогнозирующие тенденции изменения качества воды за 72 часа.
- Оповещения мобильного приложения (задержка ответа <15 с)
5. Анализ затрат и выгод
По сравнению с традиционным ручным отбором проб:
- Затраты на мониторинг сократились на 62% в год.
- Плотность данных увеличилась в 400 раз.
- Предупреждения о цветении водорослей были выпущены за 48 часов до этого.
- Показатели выживаемости в аквакультуре улучшились до 92,4%.
6. Вызовы и перспективы на будущее
К текущим ограничениям относятся помехи, вызванные биологическим обрастанием (особенно при температуре выше 28°C), и межпараметрические помехи. Перспективы дальнейших исследований включают:
- Сенсорные материалы на основе графена
- Калибровка автономного подводного робота
- Проверка данных на основе блокчейна
Заключение
Плавучие многопараметрические системы мониторинга представляют собой технологический скачок от «периодического отбора проб» к «непрерывному мониторингу», обеспечивая критически важную поддержку интеллектуального рыболовства и сохранения морской экологии. В 2023 году Министерство сельского хозяйства Китая включило такие устройства в список разрешенных устройств.Современные стандарты для аквакультурных хозяйств, что свидетельствует о широком внедрении в будущем.
Мы также можем предложить различные решения для
1. Портативный измеритель для многопараметрического анализа качества воды.
2. Система плавучих буев для многопараметрического мониторинга качества воды.
3. Автоматическая щетка для очистки многопараметрического датчика воды.
4. Полный комплект серверов и программного обеспечения беспроводного модуля, поддерживающий RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для получения дополнительной информации о датчиках воды информация,
Пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Дата публикации: 13 августа 2025 г.