التطبيقات والممارسات المبتكرة لأجهزة استشعار جودة المياه بتقنية قياس الموصلية الكهربائية في صناعة تربية الأحياء المائية في كازاخستان

باعتبارها دولة محورية في آسيا الوسطى، تمتلك كازاخستان موارد مائية وفيرة وإمكانات هائلة لتطوير الاستزراع المائي. ومع تقدم تقنيات الاستزراع المائي العالمية والتحول نحو الأنظمة الذكية، يتزايد استخدام تقنيات مراقبة جودة المياه في قطاع الاستزراع المائي في البلاد. تستكشف هذه المقالة بشكل منهجي حالات تطبيقية محددة لأجهزة استشعار التوصيل الكهربائي في صناعة الاستزراع المائي في كازاخستان، وتحلل مبادئها التقنية وآثارها العملية واتجاهات تطويرها المستقبلية. ومن خلال دراسة حالات نموذجية مثل تربية سمك الحفش في بحر قزوين، ومفرخات الأسماك في بحيرة بالخاش، وأنظمة الاستزراع المائي المعاد تدويرها في منطقة ألماتي، تكشف هذه الورقة البحثية كيف تساعد أجهزة استشعار التوصيل الكهربائي المزارعين المحليين على مواجهة تحديات إدارة جودة المياه، وتحسين كفاءة الزراعة، والحد من المخاطر البيئية. بالإضافة إلى ذلك، تناقش المقالة التحديات التي تواجهها كازاخستان في تحولها نحو الذكاء في مجال الاستزراع المائي والحلول المحتملة، مما يوفر مراجع قيّمة لتطوير الاستزراع المائي في مناطق أخرى مماثلة.

لمحة عامة عن صناعة تربية الأحياء المائية في كازاخستان واحتياجات مراقبة جودة المياه

باعتبارها أكبر دولة غير ساحلية في العالم، تتمتع كازاخستان بموارد مائية وفيرة، تشمل مسطحات مائية رئيسية كبحر قزوين وبحيرة بالخاش وبحيرة زايسان، فضلاً عن أنهار عديدة، مما يوفر ظروفًا طبيعية فريدة لتطوير الاستزراع المائي. وقد شهد قطاع الاستزراع المائي في البلاد نموًا مطردًا في السنوات الأخيرة، حيث تشمل الأنواع الرئيسية المستزرعة الكارب، وسمك الحفش، وسمك السلمون المرقط، وسمك الحفش السيبيري. وقد حظي استزراع سمك الحفش في منطقة بحر قزوين، على وجه الخصوص، باهتمام كبير نظرًا لإنتاجه للكافيار عالي القيمة. ومع ذلك، يواجه قطاع الاستزراع المائي في كازاخستان تحديات عديدة، مثل التقلبات الكبيرة في جودة المياه، وتقنيات الاستزراع المتخلفة نسبيًا، وتأثيرات المناخ القاسي، وكلها عوامل تعيق المزيد من تطوير هذا القطاع.

في بيئات الاستزراع المائي في كازاخستان، تكتسب الموصلية الكهربائية (EC)، باعتبارها معيارًا حاسمًا لجودة المياه، أهمية خاصة في المراقبة. تعكس الموصلية الكهربائية التركيز الكلي لأيونات الأملاح الذائبة في الماء، مما يؤثر بشكل مباشر على التنظيم الأسموزي والوظائف الفسيولوجية للكائنات المائية. تتباين قيم الموصلية الكهربائية بشكل كبير بين المسطحات المائية المختلفة في كازاخستان: فبحر قزوين، كونه بحيرة مالحة، يتميز بقيم موصلية كهربائية عالية نسبيًا (حوالي 13000-15000 ميكروسيمنز/سم)؛ أما المنطقة الغربية من بحيرة بالكاش، كونها بحيرة عذبة، فتتميز بقيم موصلية كهربائية أقل (حوالي 300-500 ميكروسيمنز/سم)، بينما تُظهر منطقتها الشرقية، التي تفتقر إلى منفذ، ملوحة أعلى (حوالي 5000-6000 ميكروسيمنز/سم). وتُظهر البحيرات الجبلية، مثل بحيرة زايسان، قيم موصلية كهربائية أكثر تباينًا. هذه الظروف المعقدة لجودة المياه تجعل مراقبة الموصلية الكهربائية عاملًا حاسمًا لنجاح الاستزراع المائي في كازاخستان.

تقليديًا، اعتمد المزارعون الكازاخستانيون على خبرتهم لتقييم جودة المياه، مستخدمين أساليب تقديرية مثل مراقبة لون الماء وسلوك الأسماك. لم يقتصر الأمر على افتقار هذا النهج للدقة العلمية، بل صعّب أيضًا اكتشاف مشاكل جودة المياه المحتملة بسرعة، مما أدى غالبًا إلى نفوق أعداد كبيرة من الأسماك وخسائر اقتصادية فادحة. ومع توسع نطاق الاستزراع وزيادة مستويات التكثيف، باتت الحاجة إلى رصد دقيق لجودة المياه ملحة للغاية. وقد وفّر إدخال تقنية مستشعرات التيار المتردد حلًا موثوقًا وفوريًا وفعالًا من حيث التكلفة لقطاع الاستزراع المائي في كازاخستان لمراقبة جودة المياه.

في السياق البيئي الخاص بكازاخستان، يحمل رصد التوصيل الكهربائي (EC) دلالات بالغة الأهمية. أولًا، تعكس قيم التوصيل الكهربائي بشكل مباشر تغيرات الملوحة في المسطحات المائية، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة الأسماك واسعة الملوحة (مثل سمك الحفش) والأسماك ضيقة الملوحة (مثل سمك السلمون المرقط). ثانيًا، قد تشير الزيادات غير الطبيعية في التوصيل الكهربائي إلى تلوث المياه، مثل تصريف مياه الصرف الصناعي أو جريان المياه الزراعية المحملة بالأملاح والمعادن. إضافةً إلى ذلك، ترتبط قيم التوصيل الكهربائي عكسيًا بمستويات الأكسجين المذاب؛ فالمياه ذات التوصيل الكهربائي المرتفع عادةً ما تحتوي على مستويات أقل من الأكسجين المذاب، مما يُشكل خطرًا على بقاء الأسماك. لذلك، يُساعد الرصد المستمر للتوصيل الكهربائي المزارعين على تعديل استراتيجيات الإدارة بسرعة لمنع إجهاد الأسماك ونفوقها.

أدركت الحكومة الكازاخستانية مؤخرًا أهمية مراقبة جودة المياه لتحقيق التنمية المستدامة للاستزراع المائي. وفي إطار خططها الوطنية للتنمية الزراعية، بدأت الحكومة بتشجيع المشاريع الزراعية على تبني معدات مراقبة ذكية، مع تقديم دعم جزئي لها. وفي الوقت نفسه، تعمل المنظمات الدولية والشركات متعددة الجنسيات على الترويج لتقنيات ومعدات زراعية متطورة في كازاخستان، مما يُسرّع من تطبيق أجهزة استشعار التيار الكهربائي وغيرها من تقنيات مراقبة جودة المياه في البلاد. وقد ساهم هذا الدعم السياسي وإدخال التكنولوجيا في تهيئة ظروف مواتية لتحديث قطاع الاستزراع المائي في كازاخستان.

المبادئ التقنية ومكونات نظام أجهزة استشعار الموصلية الكهربائية لجودة المياه

تُعدّ مستشعرات التوصيل الكهربائي (EC) مكونات أساسية لأنظمة مراقبة جودة المياه الحديثة، حيث تعمل بناءً على قياسات دقيقة لقدرة المحلول على التوصيل الكهربائي. في تطبيقات الاستزراع المائي في كازاخستان، تُقيّم مستشعرات التوصيل الكهربائي إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS) ومستويات الملوحة من خلال الكشف عن خصائص التوصيل الكهربائي للأيونات في الماء، مما يوفر بيانات بالغة الأهمية لدعم إدارة المزارع. من الناحية التقنية، تعتمد مستشعرات التوصيل الكهربائي بشكل أساسي على المبادئ الكهروكيميائية: فعند غمر قطبين كهربائيين في الماء وتطبيق جهد متناوب، تتحرك الأيونات الذائبة في اتجاه محدد لتكوين تيار كهربائي، ويحسب المستشعر قيمة التوصيل الكهربائي عن طريق قياس شدة هذا التيار. ولتجنب أخطاء القياس الناتجة عن استقطاب الأقطاب الكهربائية، تستخدم مستشعرات التوصيل الكهربائي الحديثة عادةً مصادر إثارة متناوبة وتقنيات قياس عالية التردد لضمان دقة البيانات واستقرارها.

من حيث بنية المستشعر، تتكون مستشعرات التيار الكهربائي المستخدمة في الاستزراع المائي عادةً من عنصر استشعار ووحدة معالجة إشارة. يُصنع عنصر الاستشعار غالبًا من أقطاب كهربائية من التيتانيوم أو البلاتين المقاومة للتآكل، والقادرة على تحمل مختلف المواد الكيميائية الموجودة في مياه الاستزراع لفترات طويلة. تقوم وحدة معالجة الإشارة بتضخيم الإشارات الكهربائية الضعيفة وترشيحها وتحويلها إلى مخرجات قياسية. تعتمد مستشعرات التيار الكهربائي الشائعة الاستخدام في مزارع كازاخستان عادةً على تصميم رباعي الأقطاب، حيث يُطبق قطبان تيارًا ثابتًا، بينما يقيس القطبان الآخران فروق الجهد. يُزيل هذا التصميم بفعالية التداخل الناتج عن استقطاب الأقطاب الكهربائية والجهد البيني، مما يُحسّن دقة القياس بشكل ملحوظ، خاصةً في بيئات الاستزراع ذات التغيرات الكبيرة في الملوحة.

يُعدّ تعويض درجة الحرارة جانبًا تقنيًا بالغ الأهمية في مستشعرات التوصيل الكهربائي، إذ تتأثر قيم التوصيل الكهربائي بشكل كبير بدرجة حرارة الماء. تتميز مستشعرات التوصيل الكهربائي الحديثة عمومًا بمجسات حرارة مدمجة عالية الدقة تُعوض القياسات تلقائيًا إلى قيم مكافئة عند درجة حرارة قياسية (عادةً 25 درجة مئوية) من خلال خوارزميات، مما يضمن قابلية مقارنة البيانات. ونظرًا لموقع كازاخستان الداخلي، والتقلبات الكبيرة في درجات الحرارة اليومية، والتغيرات الموسمية الشديدة في درجات الحرارة، فإن وظيفة التعويض التلقائي لدرجة الحرارة هذه تكتسب أهمية خاصة. كما توفر أجهزة إرسال التوصيل الكهربائي الصناعية من شركات مصنعة مثل شاندونغ رينكي إمكانية التبديل بين التعويض اليدوي والتلقائي لدرجة الحرارة، مما يسمح بالتكيف المرن مع مختلف سيناريوهات الزراعة في كازاخستان.

من منظور تكامل الأنظمة، تعمل مستشعرات التيار الكهربائي في مزارع الاستزراع المائي الكازاخستانية عادةً كجزء من نظام مراقبة جودة المياه متعدد المعايير. فإلى جانب التيار الكهربائي، تدمج هذه الأنظمة وظائف مراقبة لمعايير جودة المياه الحيوية مثل الأكسجين المذاب، ودرجة الحموضة، وجهد الأكسدة والاختزال، والعكارة، ونيتروجين الأمونيا. تُنقل البيانات من مختلف المستشعرات عبر ناقل CAN أو تقنيات الاتصال اللاسلكي (مثل TurMass وGSM) إلى وحدة تحكم مركزية، ثم تُرفع إلى منصة سحابية لتحليلها وتخزينها. تُمكّن حلول إنترنت الأشياء من شركات مثل Weihai Jingxun Changtong المزارعين من عرض بيانات جودة المياه في الوقت الفعلي عبر تطبيقات الهواتف الذكية، وتلقي تنبيهات بشأن المعايير غير الطبيعية، مما يُحسّن كفاءة الإدارة بشكل ملحوظ.

جدول: المعايير الفنية النموذجية لأجهزة استشعار التوصيل الكهربائي في تربية الأحياء المائية

في التطبيقات العملية في كازاخستان، تتميز طرق تركيب أجهزة استشعار التيار الكهربائي (EC) بخصائص فريدة. ففي المزارع الخارجية الكبيرة، تُركّب أجهزة الاستشعار عادةً باستخدام عوامات أو مثبتات ثابتة لضمان تمثيل مواقع القياس. أما في أنظمة الاستزراع المائي المُعاد تدويرها (RAS) في المصانع، فيُعدّ تركيبها عبر الأنابيب شائعًا، حيث تُراقَب تغيرات جودة المياه مباشرةً قبل المعالجة وبعدها. كما توفر أجهزة مراقبة التيار الكهربائي الصناعية المتصلة بالإنترنت من شركة غاندون تكنولوجي خيارات تركيب متدفقة، مناسبة لسيناريوهات الاستزراع عالية الكثافة التي تتطلب مراقبة مستمرة للمياه. ونظرًا لبرودة الشتاء القارسة في بعض المناطق الكازاخستانية، زُوّدت أجهزة استشعار التيار الكهربائي المتطورة بتصاميم مقاومة للتجمد لضمان التشغيل الموثوق في درجات الحرارة المنخفضة.

تُعدّ صيانة أجهزة الاستشعار أساسية لضمان موثوقية المراقبة على المدى الطويل. ومن التحديات الشائعة التي تواجه المزارع الكازاخستانية التلوث البيولوجي، وهو نمو الطحالب والبكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى على أسطح أجهزة الاستشعار، مما يؤثر على دقة القياس. ولمعالجة هذه المشكلة، تستخدم أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية الحديثة تصاميم مبتكرة متنوعة، مثل أنظمة التنظيف الذاتي من شركة شاندونغ رينكي وتقنيات القياس القائمة على التألق، مما يقلل بشكل كبير من وتيرة الصيانة. أما بالنسبة لأجهزة الاستشعار التي لا تحتوي على وظائف التنظيف الذاتي، فيمكن استخدام "حوامل تنظيف ذاتي" متخصصة مزودة بفرش ميكانيكية أو تنظيف بالموجات فوق الصوتية لتنظيف أسطح الأقطاب الكهربائية بشكل دوري. تُمكّن هذه التطورات التكنولوجية أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية من العمل بثبات حتى في المناطق النائية من كازاخستان، مما يقلل من التدخل اليدوي.

مع التطورات في تقنيات إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي، تتطور أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية من مجرد أدوات قياس إلى مراكز ذكية لاتخاذ القرارات. ومن الأمثلة البارزة على ذلك نظام eKoral، الذي طورته شركة هاوبو الدولية، والذي لا يقتصر دوره على مراقبة معايير جودة المياه فحسب، بل يستخدم أيضًا خوارزميات التعلم الآلي للتنبؤ بالاتجاهات وضبط المعدات تلقائيًا للحفاظ على ظروف الاستزراع المثلى. ويكتسب هذا التحول الذكي أهمية بالغة للتنمية المستدامة لقطاع الاستزراع المائي في كازاخستان، إذ يساعد المزارعين المحليين على تجاوز فجوات الخبرة التقنية وتحسين كفاءة الإنتاج وجودة المنتجات.

دراسة حالة تطبيق مراقبة المفوضية الأوروبية في مزرعة سمك الحفش في بحر قزوين

تُعدّ منطقة بحر قزوين، إحدى أهمّ قواعد الاستزراع المائي في كازاخستان، مشهورةً بتربية سمك الحفش عالي الجودة وإنتاج الكافيار. إلا أنّه في السنوات الأخيرة، شكّلت تقلبات الملوحة المتزايدة في بحر قزوين، إلى جانب التلوث الصناعي، تحدياتٍ جسيمةً أمام تربية سمك الحفش. وقد كانت مزرعةٌ كبيرةٌ لتربية سمك الحفش بالقرب من أكتاو رائدةً في إدخال نظام استشعار التيار الكهربائي، حيث نجحت في معالجة هذه التغيرات البيئية من خلال المراقبة الآنية والتعديلات الدقيقة، لتصبح نموذجًا للاستزراع المائي الحديث في كازاخستان.

تمتد المزرعة على مساحة تقارب 50 هكتارًا، وتعتمد نظامًا زراعيًا شبه مغلق، مخصصًا بشكل أساسي لأنواع الأسماك ذات القيمة العالية، مثل سمك الحفش الروسي وسمك الحفش النجمي. قبل اعتماد نظام مراقبة التوصيل الكهربائي، كانت المزرعة تعتمد كليًا على أخذ العينات يدويًا وتحليلها في المختبر، مما أدى إلى تأخيرات كبيرة في البيانات وعدم القدرة على الاستجابة الفورية لتغيرات جودة المياه. في عام 2019، دخلت المزرعة في شراكة مع شركة هاوبو الدولية لتطبيق نظام ذكي لمراقبة جودة المياه قائم على إنترنت الأشياء، حيث تُعد مستشعرات التوصيل الكهربائي مكونات أساسية موزعة استراتيجيًا في مواقع رئيسية مثل مداخل المياه وبرك الزراعة ومخارج الصرف. يستخدم النظام تقنية الإرسال اللاسلكي TurMass لإرسال البيانات في الوقت الفعلي إلى غرفة تحكم مركزية وتطبيقات الهواتف المحمولة الخاصة بالمزارعين، مما يتيح مراقبة مستمرة على مدار الساعة.

باعتبارها أسماكًا قادرة على التكيف مع نطاق واسع من الملوحة، تستطيع أسماك الحفش القزويني التأقلم مع تغيرات الملوحة، لكن بيئة نموها المثلى تتطلب قيم توصيل كهربائي (EC) تتراوح بين 12000 و14000 ميكروسيمنز/سم. يؤدي أي انحراف عن هذا النطاق إلى إجهاد فسيولوجي يؤثر على معدلات النمو وجودة الكافيار. من خلال المراقبة المستمرة للتوصيل الكهربائي، اكتشف فنيو المزارع تقلبات موسمية كبيرة في ملوحة المياه الداخلة: فخلال ذوبان الثلوج في الربيع، أدى ازدياد تدفق المياه العذبة من نهر الفولغا وأنهار أخرى إلى خفض قيم التوصيل الكهربائي الساحلية إلى أقل من 10000 ميكروسيمنز/سم، بينما قد يؤدي التبخر الشديد في الصيف إلى رفع قيم التوصيل الكهربائي إلى أكثر من 16000 ميكروسيمنز/سم. غالبًا ما تم تجاهل هذه التقلبات في الماضي، مما أدى إلى نمو غير متساوٍ لأسماك الحفش.

جدول: مقارنة تأثيرات تطبيق مراقبة الانبعاثات في مزرعة سمك الحفش في بحر قزوين

استنادًا إلى بيانات التوصيل الكهربائي في الوقت الفعلي، طبّقت المزرعة عدة إجراءات ضبط دقيقة. فعندما انخفضت قيم التوصيل الكهربائي عن النطاق الأمثل، قلّل النظام تلقائيًا تدفق المياه العذبة وفعّل إعادة التدوير لزيادة مدة بقاء الماء. وعندما ارتفعت قيم التوصيل الكهربائي، زاد النظام من كمية المياه العذبة المُضافة وحسّن التهوية. هذه التعديلات، التي كانت تعتمد سابقًا على التقدير التجريبي، أصبحت الآن مدعومة ببيانات علمية، مما حسّن توقيت التعديلات وحجمها. ووفقًا لتقارير المزرعة، بعد اعتماد نظام مراقبة التوصيل الكهربائي، زادت معدلات نمو سمك الحفش بنسبة 28%، وارتفعت إنتاجية الكافيار الفاخر من 65% إلى 82%، وانخفضت نسبة النفوق بسبب مشاكل جودة المياه من 12% إلى 4%.

لعب رصد الموصلية الكهربائية دورًا حاسمًا في الإنذار المبكر بالتلوث. ففي صيف عام ٢٠٢١، رصدت أجهزة استشعار الموصلية الكهربائية ارتفاعات غير طبيعية في قيم الموصلية الكهربائية لبركة مياه، متجاوزةً التقلبات الطبيعية. وعلى الفور، أصدر النظام تنبيهًا، وتمكن الفنيون من تحديد تسرب لمياه الصرف الصحي من مصنع مجاور. وبفضل الكشف المبكر، تمكنت المزرعة من عزل البركة المتضررة وتفعيل أنظمة تنقية المياه الطارئة، ما حال دون وقوع خسائر فادحة. وعقب هذا الحادث، تعاونت الهيئات البيئية المحلية مع المزرعة لإنشاء شبكة إنذار إقليمية لجودة المياه تعتمد على رصد الموصلية الكهربائية، وتغطي مناطق ساحلية أوسع.

من حيث كفاءة الطاقة، حقق نظام مراقبة التوصيل الكهربائي فوائد كبيرة. ففي السابق، كانت المزرعة تُفرط في تغيير المياه كإجراء احترازي، مما كان يُهدر كميات كبيرة من الطاقة. ومع المراقبة الدقيقة للتوصيل الكهربائي، تمكن الفنيون من تحسين استراتيجيات تغيير المياه، وإجراء التعديلات عند الضرورة فقط. وأظهرت البيانات انخفاض استهلاك الطاقة لمضخات المزرعة بنسبة 35%، مما وفر حوالي 25,000 دولار أمريكي سنويًا في تكاليف الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك، وبفضل استقرار ظروف المياه، تحسن استخدام علف سمك الحفش، مما خفض تكاليف العلف بنسبة 15% تقريبًا.

واجهت هذه الدراسة أيضًا تحديات تقنية. فقد تطلبت بيئة بحر قزوين عالية الملوحة متانة فائقة لأجهزة الاستشعار، حيث تآكلت أقطابها الكهربائية الأولية في غضون أشهر. وبعد إجراء تحسينات باستخدام أقطاب كهربائية مصنوعة من سبائك التيتانيوم الخاصة وأغلفة واقية محسّنة، امتدت فترة صلاحية أجهزة الاستشعار إلى أكثر من ثلاث سنوات. وكان من التحديات الأخرى تجمد المياه في فصل الشتاء، مما أثر على أداء أجهزة الاستشعار. وتضمن الحل تركيب سخانات صغيرة وعوامات مضادة للتجمد في نقاط المراقبة الرئيسية لضمان التشغيل على مدار العام.

يُظهر تطبيق مراقبة التوصيل الكهربائي هذا كيف يُمكن للابتكار التكنولوجي أن يُحدث نقلة نوعية في ممارسات الزراعة التقليدية. وأشار مدير المزرعة قائلاً: "كنا نعمل في ظروف غامضة، ولكن مع بيانات التوصيل الكهربائي الآنية، أصبح لدينا ما يُشبه امتلاك عيون تحت الماء، ما يُتيح لنا فهم بيئة سمك الحفش والتحكم بها بشكل كامل". وقد لفت نجاح هذه التجربة انتباه مزارع أخرى في كازاخستان، مما شجع على اعتماد أجهزة استشعار التوصيل الكهربائي على مستوى البلاد. وفي عام 2023، وضعت وزارة الزراعة الكازاخستانية معايير صناعية لمراقبة جودة مياه الاستزراع المائي استنادًا إلى هذه التجربة، مُلزمةً المزارع المتوسطة والكبيرة بتركيب معدات أساسية لمراقبة التوصيل الكهربائي.

ممارسات تنظيم الملوحة في مفرخ أسماك بحيرة بالكاش

تُعد بحيرة بالكاش، وهي مسطح مائي هام في جنوب شرق كازاخستان، بيئة مثالية لتكاثر أنواع مختلفة من الأسماك التجارية بفضل نظامها البيئي الفريد للمياه قليلة الملوحة. إلا أن ما يميز البحيرة هو التفاوت الكبير في ملوحتها بين شرقها وغربها؛ فالمنطقة الغربية، التي تتغذى من نهر إيلي ومصادر المياه العذبة الأخرى، تتميز بانخفاض ملوحتها (التوصيل الكهربائي ≈ 300-500 ميكروسيمنز/سم)، بينما تتراكم الأملاح في المنطقة الشرقية، التي تفتقر إلى منفذ، (التوصيل الكهربائي ≈ 5000-6000 ميكروسيمنز/سم). ويشكل هذا التدرج الملحي تحديات خاصة لمزارع الأسماك، مما يدفع مزارع الأسماك المحلية إلى استكشاف تطبيقات مبتكرة لتقنية مستشعرات التوصيل الكهربائي.

يُعدّ مفرخ الأسماك "أكسو"، الواقع على الشاطئ الغربي لبحيرة بالكاش، أكبر قاعدة لإنتاج صغار الأسماك في المنطقة، حيث يُعنى بشكل أساسي بتربية أنواع أسماك المياه العذبة مثل الكارب، والكارب الفضي، والكارب كبير الرأس، بالإضافة إلى تجربة أنواع متخصصة من الأسماك المُتكيفة مع المياه قليلة الملوحة. وقد واجهت أساليب التفريخ التقليدية معدلات تفقيس غير مستقرة، لا سيما خلال ذوبان الثلوج في فصل الربيع، عندما تسببت تدفقات نهر إيلي المتصاعدة في تقلبات حادة في الموصلية الكهربائية للمياه الداخلة (200-800 ميكروسيمنز/سم)، مما أثر سلبًا على نمو البيض وبقاء صغار الأسماك. وفي عام 2022، أدخل المفرخ نظامًا آليًا لتنظيم الملوحة يعتمد على أجهزة استشعار الموصلية الكهربائية، مما أحدث تغييرًا جذريًا في هذا الوضع.

يعتمد النظام بشكل أساسي على أجهزة إرسال التيار الكهربائي الصناعية من شركة شاندونغ رينكي، والتي تتميز بنطاق واسع يتراوح بين 0 و20,000 ميكروسيمنز/سم ودقة عالية تصل إلى ±1%، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لبيئة بحيرة بالكاش ذات الملوحة المتغيرة. يتم نشر شبكة المستشعرات في نقاط رئيسية مثل قنوات الإدخال وخزانات الحضانة والمستودعات، حيث تنقل البيانات عبر ناقل CAN إلى وحدة تحكم مركزية متصلة بأجهزة خلط المياه العذبة/مياه البحيرة لضبط الملوحة في الوقت الفعلي. كما يدمج النظام مراقبة درجة الحرارة والأكسجين المذاب وغيرها من المعايير، مما يوفر دعمًا شاملاً للبيانات لإدارة المفرخات.

تتأثر عملية حضانة بيض الأسماك بشدة بتغيرات الملوحة. فعلى سبيل المثال، يفقس بيض الكارب بشكل أفضل ضمن نطاق توصيل كهربائي (EC) يتراوح بين 300 و400 ميكروسيمنز/سم، حيث تؤدي الانحرافات عن هذا النطاق إلى انخفاض معدلات الفقس وزيادة معدلات التشوه. ومن خلال المراقبة المستمرة للتوصيل الكهربائي، اكتشف الفنيون أن الطرق التقليدية تسمح بتقلبات فعلية في التوصيل الكهربائي داخل أحواض الحضانة تتجاوز التوقعات بكثير، لا سيما أثناء تغيير المياه، حيث تصل الاختلافات إلى ±150 ميكروسيمنز/سم. وقد حقق النظام الجديد دقة ضبط تصل إلى ±10 ميكروسيمنز/سم، مما رفع متوسط ​​معدلات الفقس من 65% إلى 88% وخفض التشوهات من 12% إلى أقل من 4%. وقد عزز هذا التحسن بشكل ملحوظ كفاءة إنتاج الزريعة والعائدات الاقتصادية.

خلال فترة تربية صغار الأسماك، أثبت رصد التوصيل الكهربائي (EC) أهميته البالغة. يستخدم المفرخ نظام تكيف تدريجي مع الملوحة لتحضير الصغار لإطلاقها في أجزاء مختلفة من بحيرة بالكاش. وباستخدام شبكة أجهزة استشعار التوصيل الكهربائي، يتحكم الفنيون بدقة في تدرجات الملوحة عبر أحواض التربية، بدءًا من المياه العذبة النقية (EC ≈ 300 ميكروسيمنز/سم) وصولًا إلى المياه قليلة الملوحة (EC ≈ 3000 ميكروسيمنز/سم). وقد حسّن هذا التكيف الدقيق معدلات بقاء الصغار بنسبة 30-40%، لا سيما بالنسبة للمجموعات المتجهة إلى المناطق الشرقية ذات الملوحة الأعلى في البحيرة.

ساهمت بيانات رصد التوصيل الكهربائي أيضًا في تحسين كفاءة استخدام موارد المياه. تواجه منطقة بحيرة بالكاش ندرة متزايدة في المياه، وكانت المفرخات التقليدية تعتمد بشكل كبير على المياه الجوفية لضبط الملوحة، وهو أمر مكلف وغير مستدام. من خلال تحليل بيانات أجهزة استشعار التوصيل الكهربائي التاريخية، طور الفنيون نموذجًا مثاليًا لخلط مياه البحيرة بالمياه الجوفية، مما قلل من استخدام المياه الجوفية بنسبة 60% مع تلبية متطلبات المفرخات، موفرًا حوالي 12000 دولار سنويًا. وقد روجت الوكالات البيئية المحلية لهذه الممارسة كنموذج للحفاظ على المياه.

تمثلت إحدى التطبيقات المبتكرة في هذه الحالة في دمج رصد الموصلية الكهربائية مع بيانات الطقس لبناء نماذج تنبؤية. تشهد منطقة بحيرة بالكاش عادةً هطول أمطار غزيرة وذوبانًا للثلوج في فصل الربيع، مما يتسبب في ارتفاع مفاجئ في تدفق نهر إيلي يؤثر على ملوحة مدخل المفرخات. من خلال الجمع بين بيانات شبكة مستشعرات الموصلية الكهربائية وتوقعات الطقس، يتنبأ النظام بتغيرات الموصلية الكهربائية في المدخل قبل 24-48 ساعة، ويضبط تلقائيًا نسب الخلط للتنظيم الاستباقي. وقد أثبتت هذه الوظيفة أهميتها البالغة خلال فيضانات ربيع عام 2023، حيث حافظت على معدلات التفقيس فوق 85% بينما انخفضت معدلات التفقيس في المفرخات التقليدية المجاورة إلى أقل من 50%.

واجه المشروع تحديات في التكيف. فمياه بحيرة بالكاش تحتوي على تركيزات عالية من الكربونات والكبريتات، مما يؤدي إلى ترسبات على الأقطاب الكهربائية، الأمر الذي يُضعف دقة القياس. وكان الحل استخدام أقطاب كهربائية خاصة مضادة للترسبات مزودة بآليات تنظيف آلية تقوم بالتنظيف الميكانيكي كل 12 ساعة. إضافةً إلى ذلك، التصقت كميات وفيرة من العوالق النباتية في البحيرة بأسطح المجسات، وتم التخفيف من هذه المشكلة من خلال تحسين مواقع التركيب (تجنب المناطق ذات الكتلة الحيوية العالية) وإضافة التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية.

يُبرهن نجاح مفرخ "أكسو" على قدرة تقنية مستشعرات التوصيل الكهربائي على مواجهة تحديات الاستزراع المائي في بيئات إيكولوجية فريدة. وقد صرّح مدير المشروع قائلاً: "كانت خصائص ملوحة بحيرة بالكاش تُشكّل في السابق أكبر معضلة لنا، لكنها أصبحت الآن ميزة إدارية علمية، فمن خلال التحكم الدقيق في التوصيل الكهربائي، نخلق بيئات مثالية لأنواع الأسماك المختلفة ومراحل نموها". وتُقدّم هذه الحالة رؤى قيّمة للاستزراع المائي في بحيرات مماثلة، لا سيما تلك التي تشهد تدرجات في الملوحة أو تقلبات موسمية فيها.

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 المياه متعدد المعايير

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

للمزيد من المعلومات حول مستشعر جودة المياه معلومة،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582