أجهزة استشعار جودة المياه العائمة متعددة المعايير في تربية الأحياء المائية والرصد البحري: تطبيقات مبتكرة

خلاصة
مع ازدياد كثافة الاستزراع المائي وتزايد الطلب على حماية البيئة البحرية، لم تعد أساليب رصد جودة المياه التقليدية قادرة على تلبية متطلبات الرصد الفوري متعدد الأبعاد. تتناول هذه الورقة البحثية بشكل منهجي المبادئ التقنية والقيمة التطبيقية لأجهزة استشعار جودة المياه العائمة متعددة المعايير في قنوات الاستزراع المائي في المياه العذبة والبيئات البحرية. ومن خلال تجارب مقارنة، تم التحقق من مزايا الأداء في رصد المعايير الرئيسية مثل الأكسجين المذاب، ودرجة الحموضة، والعكارة، والتوصيل الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، تناقش الورقة دمج تقنية إنترنت الأشياء لأنظمة الرصد الذكية. وتُظهر دراسات الحالة أن هذه التقنية تُقلل زمن الاستجابة لحالات الشذوذ في جودة المياه بنسبة 83%، وتُخفض معدل الإصابة بأمراض الاستزراع المائي بنسبة 42%، مما يوفر دعمًا تقنيًا موثوقًا للاستزراع المائي الحديث وحماية البيئة البحرية.

1. المبادئ التقنية وبنية النظام

يعتمد نظام الاستشعار متعدد المعايير العائم على تصميم معياري، ويتضمن مكونات أساسية تشمل:

• مصفوفة المستشعرات: مستشعر الأكسجين المذاب البصري المتكامل (دقة ±0.1 ملغم/لتر)، قطب زجاجي لقياس الأس الهيدروجيني (±0.01)، مسبار توصيل رباعي الأقطاب (±1% من النطاق الكامل)، وحدة تشتت العكارة (0-4000 وحدة عكارة نفيلومترية).
• الهيكل العائم: غلاف من البولي إيثيلين عالي الكثافة مزود بمصدر طاقة شمسية ومثبتات تحت الماء.
• نقل البيانات: يدعم الإرسال ثنائي الوضع 4G/BeiDou مع تردد أخذ عينات قابل للتعديل (5 دقائق - 24 ساعة).
• نظام التنظيف الذاتي: جهاز الموجات فوق الصوتية المضاد للتلوث البيولوجي يطيل فترات الصيانة إلى 180 يومًا.

2. تطبيقات في قنوات تربية الأحياء المائية في المياه العذبة

2.1 تنظيم الأكسجين المذاب الديناميكي

في مناطق تربية الروبيان العملاق (Macrobrachium rosenbergii) في جيانغسو، ترصد شبكة الاستشعار تقلبات الأكسجين المذاب في الوقت الفعلي (2.3-8.7 ملغم/لتر). وعندما تنخفض المستويات إلى أقل من 4 ملغم/لتر، يتم تفعيل أجهزة التهوية تلقائيًا، مما يقلل من حالات نقص الأكسجين بنسبة 76%.

2.2 تحسين التغذية

من خلال ربط بيانات الرقم الهيدروجيني (6.8-8.2) والتعكر (15-120 NTU)، تم تطوير نموذج تغذية ديناميكي، مما أدى إلى تحسين استخدام العلف بنسبة 22٪.

3. إنجازات في رصد البيئة البحرية

3.1 القدرة على التكيف مع الملوحة

تحافظ أقطاب سبائك التيتانيوم على استجابة خطية (R² = 0.998) عبر نطاقات الملوحة من 5 إلى 35 وحدة ملوحة عملية، مع ملاحظة انحراف البيانات بنسبة أقل من 3٪ في اختبارات الأقفاص البحرية في فوجيان.

3.2 خوارزمية تعويض المد والجزر

تعمل خوارزمية خط الأساس الديناميكية على إزالة التداخل الناتج عن تقلبات المد والجزر في قياسات نيتروجين الأمونيا (0-2 ملغم/لتر)، مما يقلل الخطأ إلى ±5% في اختبارات مصب نهر تشيانتانغ.

4. حلول تكامل إنترنت الأشياء

تُمكّن عقد الحوسبة الطرفية من المعالجة المسبقة للبيانات المحلية (تقليل الضوضاء، وإزالة القيم الشاذة)، بينما تدعم منصات الحوسبة السحابية التحليل متعدد الأبعاد:

• خرائط حرارية مكانية وزمانية لمناطق ازدهار الطحالب
• نماذج LSTM تتنبأ باتجاهات جودة المياه على مدار 72 ساعة
• تنبيهات تطبيق الهاتف المحمول (زمن الاستجابة أقل من 15 ثانية)

5. تحليل التكلفة والعائد

مقارنة بأخذ العينات اليدوي التقليدي:

• انخفضت تكاليف المراقبة بنسبة 62% سنوياً
• زادت كثافة البيانات بمقدار 400 ضعف
• صدرت تحذيرات من ازدهار الطحالب قبل 48 ساعة
• تحسنت معدلات بقاء الأحياء المائية في المزارع المائية إلى 92.4%

6. التحديات والآفاق المستقبلية

تشمل القيود الحالية تداخل التلوث البيولوجي (خاصةً عند درجات حرارة أعلى من 28 درجة مئوية) وتداخل المعايير المتبادلة. أما التوجهات المستقبلية فتتضمن ما يلي:

• مواد استشعار قائمة على الجرافين
• معايرة الروبوتات المستقلة تحت الماء
• التحقق من البيانات باستخدام تقنية البلوك تشين

خاتمة

تمثل أنظمة الرصد العائمة متعددة المعايير قفزة تكنولوجية من "أخذ العينات المتقطعة" إلى "الاستشعار المستمر"، مما يوفر دعمًا بالغ الأهمية لمصايد الأسماك الذكية والحفاظ على البيئة البحرية. في عام 2023، أدرجت وزارة الزراعة الصينية هذه الأجهزة ضمن...معايير مزارع الاستزراع المائي الحديثةمما يشير إلى اعتماد واسع النطاق في المستقبل.

كما يمكننا تقديم مجموعة متنوعة من الحلول لـ

1. جهاز قياس محمول باليد لقياس جودة المياه متعددة المعايير

2. نظام العوامات العائمة لقياس جودة المياه متعددة المعايير

3. فرشاة تنظيف تلقائية لمستشعر الماء متعدد المعايير

4. مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 وGPRS و4G وWIFI وLORA وLORAWAN

لمزيد من مستشعرات المياه معلومة،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582