Tóm tắt
Với sự gia tăng mạnh mẽ của nuôi trồng thủy sản và nhu cầu ngày càng cao về bảo vệ môi trường biển, các phương pháp giám sát chất lượng nước truyền thống không còn đáp ứng được yêu cầu đa chiều, thời gian thực. Bài báo này nghiên cứu một cách hệ thống các nguyên lý công nghệ và giá trị ứng dụng của cảm biến chất lượng nước đa thông số nổi trong các kênh nuôi trồng thủy sản nước ngọt và môi trường biển. Thông qua các thí nghiệm so sánh, những ưu điểm về hiệu suất trong việc giám sát các thông số quan trọng như oxy hòa tan, pH, độ đục và độ dẫn điện được chứng minh. Ngoài ra, bài báo cũng thảo luận về việc tích hợp công nghệ IoT cho các hệ thống giám sát thông minh. Các nghiên cứu trường hợp cho thấy công nghệ này giúp giảm thời gian phản hồi bất thường về chất lượng nước đến 83% và giảm tỷ lệ mắc bệnh trong nuôi trồng thủy sản đến 42%, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy cho nuôi trồng thủy sản hiện đại và bảo vệ sinh thái biển.
1. Nguyên lý kỹ thuật và kiến trúc hệ thống
Hệ thống cảm biến đa thông số nổi sử dụng thiết kế dạng mô-đun, với các thành phần cốt lõi bao gồm:
- Hệ thống cảm biến: Cảm biến oxy hòa tan quang học tích hợp (độ chính xác ±0,1 mg/L), điện cực thủy tinh pH (±0,01), đầu dò độ dẫn điện bốn điện cực (±1% FS), bộ phận tán xạ độ đục (0–4000 NTU).
- Cấu trúc nổi: Vỏ bằng polyethylene mật độ cao với hệ thống cung cấp năng lượng mặt trời và bộ ổn định dưới nước.
- Chuyển tiếp dữ liệu: Hỗ trợ truyền dẫn chế độ kép 4G/BeiDou với tần số lấy mẫu có thể điều chỉnh (5 phút–24 giờ).
- Hệ thống tự làm sạch: Thiết bị chống bám bẩn sinh học bằng sóng siêu âm giúp kéo dài thời gian bảo trì lên đến 180 ngày.
2. Ứng dụng trong các kênh nuôi trồng thủy sản nước ngọt
2.1 Điều chỉnh động nồng độ oxy hòa tan
Tại các khu vực nuôi tôm Macrobrachium rosenbergii ở Giang Tô, mạng lưới cảm biến theo dõi sự biến động nồng độ oxy hòa tan (DO) theo thời gian thực (2,3–8,7 mg/L). Khi nồng độ giảm xuống dưới 4 mg/L, máy sục khí sẽ tự động được kích hoạt, giảm 76% số vụ thiếu oxy.
2.2 Tối ưu hóa chế độ ăn
Bằng cách đối chiếu dữ liệu pH (6,8–8,2) và độ đục (15–120 NTU), một mô hình cho ăn động đã được phát triển, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng thức ăn lên 22%.
3. Những đột phá trong giám sát môi trường biển
3.1 Khả năng thích nghi với độ mặn
Điện cực hợp kim titan duy trì phản hồi tuyến tính (R² = 0,998) trên phạm vi độ mặn từ 5–35 psu, với độ trôi dữ liệu <3% được quan sát thấy trong các thử nghiệm lồng nuôi cá biển ở Phúc Kiến.
3.2 Thuật toán bù thủy triều
Thuật toán đường cơ sở động loại bỏ sự nhiễu loạn do dao động thủy triều gây ra đối với các phép đo nitơ amoni (0–2 mg/L), giảm sai số xuống ±5% trong các thử nghiệm tại cửa sông Tiền Đường.
4. Giải pháp tích hợp IoT
Các nút điện toán biên cho phép xử lý sơ bộ dữ liệu cục bộ (giảm nhiễu, loại bỏ dữ liệu ngoại lai), trong khi các nền tảng đám mây hỗ trợ phân tích đa chiều:
- Bản đồ nhiệt không gian-thời gian cho các điểm nóng bùng phát tảo.
- Mô hình LSTM dự đoán xu hướng chất lượng nước trong 72 giờ
- Thông báo trên ứng dụng di động (độ trễ phản hồi <15 giây)
5. Phân tích chi phí - lợi ích
So với phương pháp lấy mẫu thủ công truyền thống:
- Chi phí giám sát giảm 62% mỗi năm.
- Mật độ dữ liệu tăng lên gấp 400 lần.
- Cảnh báo về hiện tượng tảo nở hoa được đưa ra 48 giờ trước đó.
- Tỷ lệ sống sót trong nuôi trồng thủy sản đã cải thiện lên 92,4%.
6. Thách thức và triển vọng tương lai
Những hạn chế hiện tại bao gồm sự can thiệp của sinh vật bám (đặc biệt là ở nhiệt độ trên 28°C) và sự can thiệp giữa các thông số khác nhau. Hướng nghiên cứu trong tương lai bao gồm:
- Vật liệu cảm biến dựa trên graphene
- Hiệu chuẩn robot tự hành dưới nước
- Xác minh dữ liệu dựa trên công nghệ blockchain
Phần kết luận
Hệ thống giám sát đa thông số nổi trên biển đại diện cho một bước tiến công nghệ từ “lấy mẫu gián đoạn” sang “cảm biến liên tục”, cung cấp sự hỗ trợ quan trọng cho nghề cá thông minh và bảo tồn sinh thái biển. Năm 2023, Bộ Nông nghiệp Trung Quốc đã đưa các thiết bị này vào danh mục thiết bị được khuyến nghị.Tiêu chuẩn trang trại nuôi trồng thủy sản hiện đại, báo hiệu sự áp dụng rộng rãi trong tương lai.
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
Thời gian đăng bài: 13/08/2025