Oxigeno disolbatuko sentsoreen aplikazio-kasu-azterketa bat aireztapen zehatzean

I. Proiektuaren aurrekariak: Indonesiako akuikulturaren erronkak eta aukerak

Indonesia munduko bigarren akuikultura ekoizle handiena da, eta industria bere ekonomia nazionalaren eta elikagaien segurtasunaren zutabe kritikoa da. Hala ere, nekazaritza-metodo tradizionalek, batez ere nekazaritza intentsiboak, erronka handiei aurre egin behar diete:

• Hipoxia Arriskua: Dentsitate handiko urmaeletan, arrainen arnasketak eta materia organikoaren deskonposizioak oxigeno kantitate handiak kontsumitzen dituzte. Oxigeno Disolbatu (DO) nahikorik ez izateak arrainen hazkuntza moteltzea, gosea gutxitzea eta estresa handitzea dakar, eta itotzea eta hilkortasuna eragin ditzake, eta horrek galera ekonomiko larriak eragiten dizkie nekazariei.
• Energia-kostu handiak: Aireztagailu tradizionalak askotan diesel sorgailuekin edo sare elektrikoarekin funtzionatzen dute eta eskuzko funtzionamendua behar dute. Gaueko hipoxia saihesteko, nekazariek aireztagailuak etengabe erabiltzen dituzte denbora luzez, eta horrek elektrizitate- edo diesel-kontsumo izugarria eta funtzionamendu-kostu oso altuak eragiten ditu.
• Kudeaketa zabala: Uraren oxigeno-mailak ebaluatzeko eskuzko esperientzian oinarritzea —adibidez, arrainak gainazalean “arnasestuka” dauden behatzea— oso zehaztugabea da. Arnasestuka ari direla ikusten denerako, arrainak dagoeneko oso estresatuta daude, eta une horretan aireztapena hasteko beranduegi izaten da askotan.

Arazo hauei aurre egiteko, Gauzen Interneten (IoT) teknologian oinarritutako uraren kalitatea monitorizatzeko sistema adimendunak sustatzen ari dira Indonesian, eta oxigeno disolbatuaren sentsoreak funtsezko zeregina betetzen du.

II. Teknologiaren aplikazioaren kasu-azterketa zehatza

Kokapena: Javatik kanpoko uharteetako kostaldeko eta barnealdeko (adibidez, Sumatra, Kalimantan) tilapia edo ganba haztegi ertain edo handiak.

Irtenbide teknikoa: oxigeno disolbatuaren sentsoreekin integratutako uraren kalitatea monitorizatzeko sistema adimendunen hedapena.

1. Oxigeno disolbatuaren sentsorea – Sistemaren “organo sentsoriala”

• Teknologia eta funtzioa: fluoreszentzia optikoan oinarritutako sentsoreak erabiltzen ditu. Printzipioak sentsorearen puntan fluoreszente kolore-geruza bat jartzea dakar. Uhin-luzera espezifiko bateko argiak kitzikatzen duenean, kolore-koloratzaileak fluoreszentzia sortzen du. Uretan disolbatutako oxigenoaren kontzentrazioak fluoreszentzia horren intentsitatea eta iraupena itzaltzen (murrizten) ditu. Aldaketa hau neurtuz, DO kontzentrazioa zehaztasunez kalkulatzen da.
• Abantailak (sentsore elektrokimiko tradizionalen aldean):
  • Mantentze-lanik gabe: Ez da beharrezkoa elektrolitoak edo mintzak ordezkatzea; kalibrazio-tarteak luzeak dira, mantentze-lanik gutxien behar dute.
  • Interferentziarekiko erresistentzia handia: Ur-emariarekiko, hidrogeno sulfuroarekiko eta beste produktu kimiko batzuen interferentziarekiko sentikortasun txikiagoa du, eta horrek aproposa da urmael-ingurune konplexuetarako.
  • Zehaztasun handia eta erantzun azkarra: DO datuak etengabe, zehatzak eta denbora errealean ematen ditu.

2. Sistemen integrazioa eta lan-fluxua

• Datuen eskurapena: DO sentsorea urmaeleko sakonera kritiko batean instalatzen da modu iraunkorrean (askotan aireztatzailetik urrunen dagoen eremuan edo erdiko ur geruzan, non DO normalean baxuena den), DO balioak 24/7 kontrolatuz.
• Datuen transmisioa: Sentsoreak datuak kable bidez edo haririk gabe bidaltzen ditu (adibidez, LoRaWAN, sare zelularra) urmaelaren ertzean dagoen eguzki-energiaz elikatzen den datu-erregistro/atebide batera.
• Datuen analisia eta kontrol adimenduna: Pasabideak DO atalasearen goiko eta beheko mugak dituen aurrez programatutako kontrolatzaile bat dauka (adibidez, aireztapena 4 mg/L-tan hasi, 6 mg/L-tan gelditu).
• Exekuzio automatikoa: DO datuak denbora errealean ezarritako beheko mugaren azpitik jaisten direnean, kontrolatzaileak automatikoki aktibatzen du aireztagailua. Aireztagailua itzaltzen du DO maila seguru batera itzultzen denean. Prozesu osoak ez du eskuzko esku-hartzerik behar.
• Urruneko monitorizazioa: Datu guztiak aldi berean hodeiko plataforma batera igotzen dira. Nekazariek urtegi bakoitzaren DO egoera eta joera historikoak urrunetik monitoriza ditzakete denbora errealean mugikorretarako aplikazio edo ordenagailuko kontrol-panelean, eta oxigeno gutxiko baldintzen SMS alertak jaso ditzakete.

III. Aplikazioaren emaitzak eta balioa

Teknologia honen adopzioak aldaketa iraultzaileak ekarri dizkie Indonesiako nekazariei:

1. Hilkortasun-tasa nabarmen murriztua, etekina eta kalitatea handituak:
   • 24/7 zehaztasun-monitorizazioak gaueko orduek edo bat-bateko eguraldi-aldaketek (adibidez, arratsalde bero eta lasaiak) eragindako gertaera hipoxikoak erabat saihesten ditu, eta horrek arrainen hilkortasuna nabarmen murrizten du.
   • DO ingurune egonkor batek arrainen estresa murrizten du, Pentsu Bihurketa Ratioa (FCR) hobetzen du, hazkunde azkarragoa eta osasuntsuagoa sustatzen du eta, azken finean, errendimendua eta produktuaren kalitatea handitzen ditu.
2. Aurrezpen handiak energia eta funtzionamendu-kostuetan:
   • "24/7 aireztapen" funtzionamendutik "eskariaren araberako aireztapenera" aldatzen du, aireztatzailearen funtzionamendu-denbora % 50-% 70 murriztuz.
   • Horrek zuzenean elektrizitatearen edo gasolioaren kostuen jaitsiera handia dakar, ekoizpen-kostu orokorrak nabarmen murriztuz eta inbertsioaren itzulera (ROI) hobetuz.
3. Zehaztasuna eta Kudeaketa Adimenduna ahalbidetzen ditu:
   • Nekazariak urmaelak etengabe egiaztatzeko lan intentsibo eta zehaztugabetik askatzen dira, batez ere gauez.
   • Datuetan oinarritutako erabakiek elikadura, botika eta ur-trukearen programazio zientifikoagoa ahalbidetzen dute, "esperientzian oinarritutako nekazaritzatik" "datuetan oinarritutako nekazaritzarako" trantsizio modernoa ahalbidetuz.
4. Arriskuen Kudeaketa Gaitasun Hobetua:
   • Mugikorreko alertek nekazariei anomalien berri berehala izatea eta urrunetik erantzutea ahalbidetzen diete, bertan ez daudenean ere, eta horrek asko hobetzen du bat-bateko arriskuak kudeatzeko gaitasuna.

IV. Erronkak eta etorkizunerako ikuspegia

• Erronkak:
  • Hasierako inbertsioaren kostua: Sentsoreen eta automatizazio-sistemen hasierako kostua oztopo handia da oraindik ere nekazari txiki eta indibidualentzat.
  • Prestakuntza teknikoa eta adopzioa: Nekazari tradizionalak trebatzea beharrezkoa da praktika zaharrak aldatzeko eta ekipamendua nola erabili eta mantendu ikasteko.
  • Azpiegitura: Uharte urrunetan energia-hornidura egonkorra eta sare-estaldura egotea ezinbestekoak dira sistemaren funtzionamendu egonkorrerako.
• Etorkizunerako ikuspegia:
  • Ekipamenduen kostuak jaisten jarraituko dutela aurreikusten da, teknologia heldutzen den heinean eta eskala-ekonomiak lortzen diren heinean.
  • Gobernuaren eta Gobernuz Kanpoko Erakundeen (GKE) diru-laguntzek eta sustapen-programek teknologia honen adopzioa bizkortuko dute.
  • Etorkizuneko sistemek ez dute DOa bakarrik integratuko, baita pHa, tenperatura, amoniakoa, uhertasuna eta beste sentsore batzuk ere, urmaeletarako "Urpeko Gauzen Internet" integrala sortuz. Adimen artifizialeko algoritmoek akuikultura prozesu osoaren kudeaketa guztiz automatizatua eta adimentsua ahalbidetuko dute.

Ondorioa

Indonesiako akuikulturan oxigeno disolbatuaren sentsoreen aplikazioa arrakasta-istorio oso adierazgarria da. Datuen monitorizazio zehatzaren eta kontrol adimendunaren bidez, industriaren arazo nagusiak modu eraginkorrean konpontzen ditu: hipoxia arriskua eta energia-kostu handiak. Teknologia honek ez ditu tresnen hobekuntzak soilik adierazten, baizik eta nekazaritza-filosofian iraultza bat ere bada, Indonesiako eta mundu mailako akuikultura-industria etorkizun eraginkorrago, jasangarriago eta adimentsuago baterantz bultzatuz.