Nghiên cứu trường hợp ứng dụng cảm biến oxy hòa tan trong nước để đánh giá chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản Đông Nam Á.

Việc ứng dụng cảm biến oxy hòa tan (DO) chất lượng nước là một ví dụ phổ biến và thành công về công nghệ IoT trong nuôi trồng thủy sản ở Đông Nam Á. Oxy hòa tan là một trong những thông số chất lượng nước quan trọng nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ sống sót, tốc độ tăng trưởng và sức khỏe của các loài được nuôi.

Các phần sau đây trình bày chi tiết cách áp dụng chúng thông qua nhiều nghiên cứu trường hợp và tình huống khác nhau.

1. Phân tích trường hợp điển hình: Một trang trại nuôi tôm quy mô lớn tại Việt Nam

Lý lịch:
Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu tôm lớn nhất Đông Nam Á. Một trang trại nuôi tôm vannamei quy mô lớn, thâm canh ở Đồng bằng sông Cửu Long phải đối mặt với tỷ lệ tử vong cao do quản lý oxy hòa tan kém. Theo phương pháp truyền thống, công nhân phải đo các thông số thủ công nhiều lần mỗi ngày bằng thuyền đến từng ao, dẫn đến dữ liệu không liên tục và không thể phản ứng kịp thời với tình trạng thiếu oxy do điều kiện ban đêm hoặc thay đổi thời tiết đột ngột.

Giải pháp:
Trang trại đã triển khai hệ thống giám sát chất lượng nước thông minh dựa trên IoT, với cảm biến oxy hòa tan trực tuyến là cốt lõi.

1. Triển khai: Một hoặc hai cảm biến DO được lắp đặt trong mỗi ao, đặt ở độ sâu khoảng 1-1,5 mét (lớp nước chính cho hoạt động của tôm) bằng phao hoặc cột cố định.
2. Truyền dữ liệu: Các cảm biến truyền dữ liệu DO và nhiệt độ nước theo thời gian thực đến nền tảng đám mây thông qua mạng không dây (ví dụ: LoRaWAN, 4G/5G).
3. Điều khiển thông minh: Hệ thống được tích hợp với máy sục khí của ao. Ngưỡng an toàn cho DO đã được thiết lập (ví dụ: giới hạn dưới: 4 mg/L, giới hạn trên: 7 mg/L).
4. Cảnh báo và Quản lý:
   • Điều khiển tự động: Khi nồng độ oxy hòa tan (DO) giảm xuống dưới 4 mg/L, hệ thống sẽ tự động bật máy sục khí; khi nồng độ DO tăng lên trên 7 mg/L, hệ thống sẽ tắt máy sục khí, giúp sục khí chính xác và tiết kiệm chi phí điện năng.
   • Cảnh báo từ xa: Hệ thống sẽ gửi cảnh báo qua tin nhắn SMS hoặc thông báo trên ứng dụng cho người quản lý trang trại và kỹ thuật viên nếu dữ liệu bất thường (ví dụ: giảm liên tục hoặc giảm đột ngột).
   • Phân tích dữ liệu: Nền tảng đám mây ghi lại dữ liệu lịch sử, giúp phân tích các mô hình DO (ví dụ: lượng tiêu thụ ban đêm, thay đổi sau khi cho ăn) để tối ưu hóa chiến lược cho ăn và quy trình quản lý.

Kết quả:

• Giảm thiểu rủi ro: Gần như loại bỏ hoàn toàn các sự kiện chết hàng loạt ("trôi nổi") do thiếu oxy đột ngột, giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ thành công trong nuôi trồng thủy sản.
• Tiết kiệm chi phí: Sục khí chính xác giúp giảm thời gian vận hành không tải của máy sục khí, tiết kiệm khoảng 30% hóa đơn tiền điện.
• Hiệu quả được nâng cao: Người quản lý không còn cần phải kiểm tra thủ công thường xuyên mà có thể giám sát tất cả các ao thông qua điện thoại thông minh, giúp nâng cao đáng kể hiệu quả quản lý.
• Tăng trưởng tối ưu: Môi trường DO ổn định thúc đẩy sự phát triển đồng đều của tôm, cải thiện năng suất và kích thước cuối cùng.

2. Các kịch bản ứng dụng tại các quốc gia Đông Nam Á khác

1. Thái Lan: Nuôi cá mú/cá vược trong lồng
   • Thách thức: Nuôi cá lồng trong vùng nước mở chịu ảnh hưởng lớn bởi thủy triều và sóng, dẫn đến sự thay đổi nhanh chóng về chất lượng nước. Các loài có mật độ nuôi cao như cá mú cực kỳ nhạy cảm với tình trạng thiếu oxy.
   • Ứng dụng: Các cảm biến DO chống ăn mòn được lắp đặt trong lồng nuôi cung cấp khả năng giám sát theo thời gian thực. Cảnh báo sẽ được kích hoạt nếu nồng độ DO giảm do tảo nở hoa hoặc trao đổi nước kém, cho phép người nuôi kích hoạt máy sục khí dưới nước hoặc di dời lồng nuôi để tránh tổn thất kinh tế đáng kể.
2. Indonesia: Ao nuôi trồng đa canh tích hợp
   • Thách thức: Trong các hệ thống nuôi trồng đa loài (ví dụ: cá, tôm, cua), tải trọng sinh học cao, lượng tiêu thụ oxy đáng kể và các loài khác nhau có nhu cầu oxy hòa tan (DO) khác nhau.
   • Ứng dụng: Các cảm biến giám sát các điểm quan trọng, giúp nông dân hiểu được mô hình tiêu thụ oxy của toàn bộ hệ sinh thái. Điều này dẫn đến các quyết định khoa học hơn về lượng thức ăn và thời gian sục khí, đảm bảo môi trường tốt cho tất cả các loài.
3. Malaysia: Trang trại nuôi cá cảnh
   • Thách thức: Các loài cá cảnh có giá trị cao như cá Rồng và cá Koi có yêu cầu về chất lượng nước cực kỳ khắt khe. Tình trạng thiếu oxy nhẹ cũng có thể ảnh hưởng đến màu sắc và tình trạng sức khỏe của chúng, làm giảm giá trị đáng kể.
   • Ứng dụng: Cảm biến DO độ chính xác cao được sử dụng trong các bể bê tông nhỏ hoặc hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) trong nhà. Chúng được tích hợp với hệ thống bơm oxy tinh khiết để duy trì DO ở mức tối ưu và ổn định, đảm bảo chất lượng và sức khỏe của cá cảnh.

3. Tóm tắt giá trị cốt lõi mà ứng dụng mang lại

4. Thách thức và xu hướng tương lai

Mặc dù được ứng dụng rộng rãi, một số thách thức vẫn còn tồn tại:

• Chi phí đầu tư ban đầu: Một hệ thống IoT hoàn chỉnh vẫn là một khoản chi phí đáng kể đối với các hộ nông dân nhỏ lẻ.
• Bảo trì cảm biến: Cảm biến cần được vệ sinh thường xuyên (để ngăn ngừa bám bẩn sinh học) và hiệu chuẩn, đòi hỏi người sử dụng phải có một trình độ kỹ thuật nhất định.
• Phạm vi phủ sóng mạng: Tín hiệu mạng có thể không ổn định ở một số khu vực nông nghiệp vùng sâu vùng xa.

Xu hướng tương lai:

1. Chi phí cảm biến giảm và sự phổ biến công nghệ: Giá cả sẽ trở nên phải chăng hơn nhờ những tiến bộ công nghệ và lợi thế kinh tế theo quy mô.
2. Đầu dò tích hợp đa thông số: Tích hợp các cảm biến đo DO, pH, nhiệt độ, amoniac, độ mặn, v.v., vào một đầu dò duy nhất để cung cấp hồ sơ chất lượng nước toàn diện.
3. Trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn: Kết hợp trí tuệ nhân tạo không chỉ để cảnh báo mà còn để dự đoán xu hướng chất lượng nước và cung cấp lời khuyên quản lý thông minh (ví dụ: sục khí dự đoán).
4. Mô hình “Cảm biến như một dịch vụ”: Sự xuất hiện của các nhà cung cấp dịch vụ, trong đó nông dân trả phí dịch vụ thay vì mua phần cứng, với nhà cung cấp đảm nhiệm việc bảo trì và phân tích dữ liệu.
5. Chúng tôi cũng có thể cung cấp nhiều giải pháp khác nhau cho

   1. Máy đo cầm tay đa thông số chất lượng nước

   2. Hệ thống phao nổi để đo chất lượng nước đa thông số

   3. Bàn chải làm sạch tự động cho cảm biến nước đa thông số

   4. Bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây hoàn chỉnh, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN

   Để biết thêm về cảm biến nước thông tin,

   Vui lòng liên hệ Công ty TNHH Công nghệ Honde.

   Email: info@hondetech.com

   Trang web công ty:www.hondetechco.com

   Điện thoại: +86-15210548582