Trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn, oxy nhận được mọi sự chú ý. Mọi cơ sở RAS ở các nước phát triển đều có các cảm biến oxy hòa tan dự phòng, hệ thống sục khí tự động và hệ thống báo động thông báo cho người vận hành lúc 3 giờ sáng khi nồng độ oxy hòa tan giảm. Còn carbon dioxide thì không được quan tâm đến vậy.
Sinh học trong môi trường này rất khắc nghiệt. Một cá hồi con ăn 1 kg thức ăn sẽ tạo ra khoảng 1,2 kg CO₂ thông qua quá trình hô hấp — lượng CO₂ thải ra nhiều hơn lượng thức ăn được chuyển hóa thành sinh trưởng. Trong hệ thống chảy liên tục, lượng CO₂ đó sẽ bị cuốn trôi theo nước. Trong hệ thống tuần hoàn, nơi 95-99% nước được xử lý và trả lại, CO₂ sẽ tích tụ. Nếu không có biện pháp loại bỏ chủ động, nồng độ CO₂ trong bể sẽ tăng lên 30-50 mg/L chỉ trong vài ngày sau khi đạt mật độ thả nuôi tối đa.
Ngưỡng gây hại không như hầu hết người vận hành mong đợi. Cá có thể sống sót ở nồng độ oxy bão hòa đến 60%. Chúng không thể sống sót khi nồng độ CO₂ trong cơ thể vượt quá 15–20 mg/L – mức độ bắt đầu gây ra nhiễm toan hô hấp. Độ pH trong máu cá giảm, hiệu quả chuyển hóa thức ăn giảm, tốc độ tăng trưởng bị đình trệ, và tổn thương mang chỉ được phát hiện khi khám nghiệm tử thi. Trong một cơ sở nuôi cá hồi trên cạn, nơi một bể chứa lượng sinh khối cá trị giá 400.000 đô la, việc tốc độ tăng trưởng bị đình trệ trong hai tháng do tích tụ CO₂ không được phát hiện là một khoản lỗ lên đến hàng trăm nghìn đô la mà không bao giờ xuất hiện trong bất kỳ nhật ký cảnh báo nào.
Vấn đề đo lường: Tại sao cảm biến CO2 lại khó chế tạo
Phương pháp đo CO₂ hòa tan sử dụng nguyên lý điện cực Severinghaus. CO₂ khuếch tán qua màng thấm khí vào một lớp mỏng chất điện giải bên trong, làm thay đổi độ pH của nó. Sự thay đổi pH, được đo so với điện cực tham chiếu, tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của CO₂. Phép đo đáng tin cậy khi cảm biến được bảo trì tốt.
Vấn đề thực tế trong hệ thống RAS là sự sai lệch. Màng lọc bị tắc nghẽn do màng sinh học. Chất điện giải bên trong bị cạn kiệt. Mối nối tham chiếu bị tắc nghẽn bởi các chất rắn lơ lửng. Một cảm biến CO₂ nếu không được bảo dưỡng trong một tháng có thể bị sai lệch 30-50% so với điểm hiệu chuẩn — đọc được 8 mg/L trong khi nồng độ thực tế trong bể là 25 mg/L. Đó là sự khác biệt giữa giá trị "an toàn" và "nhiễm toan mãn tính" được báo cáo là giá trị bình thường trên màn hình SCADA.
Cảm biến CO₂ hòa tan Honde được chỉ định cho các hệ thống RAS vì hộp màng của nó có thể thay thế được tại chỗ, đầu ra RS485 Modbus-RTU kết nối trực tiếp với PLC của cơ sở và tính năng bù nhiệt độ tự động duy trì độ chính xác trong phạm vi nhiệt độ từ 8°C đến 20°C, phạm vi hoạt động điển hình của hệ thống RAS.
Vòng điều khiển bị thiếu
Một cơ sở nuôi cá hồi trên cạn hiện đại hoạt động với kiến trúc điều khiển như sau:
Oxy được kiểm soát tự động — các cảm biến DO điều khiển hệ thống oxy hóa trong một vòng kín. Nhiệt độ được kiểm soát tự động — máy sưởi và máy làm lạnh phản hồi theo tín hiệu từ cảm biến trong bể chứa. Độ pH được kiểm soát tự động — việc bổ sung natri bicarbonate phản hồi theo tín hiệu từ đầu dò pH. CO₂ được đo — nếu có — bằng cách lấy mẫu thủ công mỗi tuần một lần, được phân tích bằng máy đo để bàn trong phòng thí nghiệm.
Kết quả là một quy trình được kiểm soát ở bốn chiều, trong khi chiều thứ năm được quản lý một cách mù mờ. Cột khử khí — tháp đóng gói hoặc thiết bị tách chân không loại bỏ CO₂ — hoạt động ở tốc độ cố định, được thiết kế cho tải trọng cao điểm, bất kể nhu cầu thực tế. Người vận hành không có dữ liệu để trả lời câu hỏi cơ bản nhất: liệu thiết bị khử khí có đang loại bỏ đủ CO₂ hay không?
Việc lắp đặt cảm biến CO₂ Honde vào đường ống dẫn nước trở lại bể sẽ khép kín vòng tuần hoàn đó. Cảm biến đo nồng độ CO₂ thực tế trong nước chảy vào bể. Tín hiệu đầu ra RS485 điều khiển bộ khử khí: khi nồng độ CO₂ đạt gần 15 mg/L, lưu lượng khí khử khí sẽ tăng lên; khi nồng độ CO₂ giảm xuống dưới 8 mg/L, lưu lượng khí sẽ giảm xuống. Bộ khử khí hoạt động với hiệu suất phù hợp với nhu cầu thực tế của nước, và cá không bao giờ bị nhiễm axit.
Kiến trúc giải pháp cho một cơ sở nuôi cá hồi trên cạn.
Cảm biến CO₂ được lắp đặt trong đường ống dẫn nước trở lại bể, phía sau hệ thống sục khí, phía trước cửa hút nước vào bể — điểm mà thành phần khí trong nước phản ánh chính xác môi trường mà cá sẽ tiếp xúc. Một thiết bị ghi dữ liệu có màn hình tại phòng điều khiển hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) hiển thị CO₂, DO, pH và nhiệt độ theo thời gian thực cho từng nhóm bể. Người quản lý sản xuất xem xét xu hướng CO₂ trong các vòng kiểm tra buổi sáng cùng với dữ liệu cho ăn — hai bộ dữ liệu này hiện đã tương quan với nhau.
Đội ngũ kiểm tra chất lượng nước của cơ sở sử dụng máy đo cầm tay có đầu dò đo CO₂ trong quá trình kiểm tra định kỳ hàng tuần — lấy mẫu nước từ bể chứa, đo bằng thiết bị tham chiếu di động, và so sánh với cảm biến đã lắp đặt. Nếu độ lệch vượt quá ±2 mg/L sẽ kích hoạt việc thay thế màng lọc, một quy trình mất khoảng 10 phút.
Ngõ ra RS485 Modbus-RTU kết nối trực tiếp với PLC của hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) — mọi cơ sở RAS thương mại đều sử dụng hệ thống điều khiển Siemens hoặc Allen-Bradley có hỗ trợ Modbus gốc. Đối với các cơ sở nhiều tòa nhà — bao gồm trại giống, khu nuôi thương phẩm và khu nuôi cá giống trải rộng khắp khuôn viên — các cảm biến truyền dữ liệu qua các module không dây GPRS, 4G, WIFI, LoRa hoặc LoRaWAN, được đóng gói theo định dạng MQTT Json, đến nền tảng quản lý sản xuất trung tâm.
Máy chủ đám mây và phần mềm tổng hợp dữ liệu CO₂, DO, pH và nhiệt độ từ tất cả các bể chứa, hiển thị dữ liệu thời gian thực và dữ liệu lịch sử trên toàn bộ cơ sở. Hệ thống rơle báo động hoạt động ở hai mức: ở mức 15 mg/L, rơle tăng lưu lượng khí của thiết bị khử khí; ở mức 20 mg/L — ngưỡng nhiễm axit — rơle sẽ phát tín hiệu báo động đến người quản lý sản xuất trực ca và ghi lại sự kiện vào hồ sơ phúc lợi cá của cơ sở. Tại các khu vực pháp lý của EU và Na Uy, nơi việc lập hồ sơ phúc lợi cá là yêu cầu bắt buộc theo quy định, lịch sử CO₂ có dấu thời gian là bằng chứng cần thiết cho các cuộc kiểm toán.
Kết quả thực địa: Cơ sở nuôi cá hồi non trên cạn, Tây Na Uy, năm 2026
Một cơ sở nuôi cá hồi Đại Tây Dương thương mại ở phía tây Na Uy - sản xuất 2,5 triệu cá hồi con mỗi năm trong một hệ thống tuần hoàn hoàn toàn - đã lắp đặt các cảm biến CO₂ của Honde trên khắp 24 bể nuôi của mình từ tháng 1 đến tháng 3 năm 2026.
Kết quả hoạt động sau 5 tháng (trong suốt thời kỳ cao điểm sản xuất cá hồi non mùa xuân):
- •Các cảm biến liên tục cho thấy nồng độ CO₂ trong bể dao động từ 6 đến 24 mg/L mỗi ngày — do chu kỳ cho ăn và hiệu suất của thiết bị khử khí — trong khi các mẫu lấy ngẫu nhiên hàng tuần trước đó luôn báo cáo mức trung bình an toàn là 10–12 mg/L. Cá trong các bể có mật độ nuôi cao nhất đã sống trong điều kiện nhiễm axit mãn tính trong khoảng 30–40% chu kỳ sản xuất.
- •Sau khi vòng điều khiển bộ khử khí được đóng lại — rơle điều chỉnh lưu lượng khí tách dựa trên giá trị đọc của cảm biến — nồng độ CO₂ trung bình trong các bể ổn định ở mức từ 8 đến 14 mg/L trên tất cả 24 bể.
- •Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn đã được cải thiện 11% trong giai đoạn nuôi tháng 5-6 so với cùng kỳ năm 2025, điều mà người quản lý sản xuất cho rằng là do loại bỏ được tình trạng nhiễm axit do CO₂ gây ra.
- •Hệ thống rơle báo động đã ghi nhận 37 sự kiện leo thang ở ngưỡng 20 mg/L trong tháng đầu tiên — trước khi vòng điều khiển bộ khử khí được hiệu chỉnh hoàn toàn — và không có sự kiện leo thang nào trong tháng cuối cùng của thử nghiệm.
- •Tài liệu về phúc lợi cá của cơ sở này cho cuộc kiểm toán mùa xuân năm 2026 lần đầu tiên bao gồm lịch sử CO₂ liên tục, thay thế các bản ghi mẫu tại chỗ trước đây bằng một bộ dữ liệu hoàn chỉnh, có dấu thời gian.
Liên hệ Honde Technology để được tư vấn về hệ thống RAS và giám sát nuôi trồng thủy sản.
Honde Technology là nhà sản xuất được chứng nhận bởi TUV Đức và Alibaba. Chúng tôi cung cấp phần cứng đo CO₂ hòa tan, giao diện PLC RS485 và mạch điều khiển khử khí cần thiết cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản trên cạn, nơi mà mỗi phần trăm hiệu quả chuyển đổi thức ăn đều ảnh hưởng đến lợi nhuận.
Để biết thêm thông tin về cảm biến và các giải pháp IoT tùy chỉnh, vui lòng liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Honde.
- WhatsApp: +86-15210548582
- E-mail: info@hondetech.com
- Trang web công ty: www.hondetechco.com
Thời gian đăng bài: 11/08/2026