Hassas Havalandırmada Çözünmüş Oksijen Sensörlerinin Uygulama Örnek Olay İncelemesi

I. Proje Arka Planı: Endonezya Su Ürünleri Yetiştiriciliğinin Zorlukları ve Fırsatları

Endonezya, dünyanın en büyük ikinci su ürünleri yetiştiriciliği üreticisidir ve bu sektör, ulusal ekonominin ve gıda güvenliğinin kritik bir ayağıdır. Ancak, geleneksel tarım yöntemleri, özellikle yoğun tarım, önemli zorluklarla karşı karşıyadır:

• Hipoksi Riski: Yüksek yoğunluklu havuzlarda, balıkların solunumu ve organik maddelerin ayrışması sırasında büyük miktarda oksijen tüketilir. Yetersiz Çözünmüş Oksijen (ÇO), balıkların büyümesini yavaşlatır, iştahı azaltır, stresi artırır ve büyük ölçekli boğulma ve ölümlere yol açarak çiftçiler için yıkıcı ekonomik kayıplara neden olabilir.
• Yüksek Enerji Maliyetleri: Geleneksel havalandırıcılar genellikle dizel jeneratörler veya şebeke ile çalıştırılır ve manuel çalıştırma gerektirir. Gece hipoksisini önlemek için çiftçiler, havalandırıcıları sıklıkla uzun süreler boyunca sürekli çalıştırır; bu da muazzam elektrik veya dizel tüketimine ve çok yüksek işletme maliyetlerine yol açar.
• Kapsamlı Yönetim: Su oksijen seviyelerini değerlendirmek için manuel deneyime güvenmek (örneğin, balıkların yüzeyde "nefes nefese kalıp kalmadığını" gözlemlemek) son derece hatalıdır. Nefes nefese kalma gözlemlendiğinde, balıklar zaten ciddi şekilde stres altındadır ve bu noktada havalandırmaya başlamak genellikle çok geçtir.

Bu sorunları çözmek için Endonezya'da Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojisine dayalı akıllı su kalitesi izleme sistemleri teşvik ediliyor ve çözünmüş oksijen sensörü bu konuda önemli bir rol oynuyor.

II. Teknoloji Uygulamasının Ayrıntılı Vaka Çalışması

Konum: Java dışındaki adaların (örneğin Sumatra, Kalimantan) kıyı ve iç kesimlerindeki orta ila büyük ölçekli tilapia veya karides çiftlikleri.

Teknik Çözüm: Çözünmüş oksijen sensörleri ile entegre akıllı su kalitesi izleme sistemlerinin konuşlandırılması.

1. Çözünmüş Oksijen Sensörü – Sistemin “Duyu Organı”

• Teknoloji ve İşlev: Optik floresan tabanlı sensörler kullanır. Prensip, sensörün ucunda bir floresan boya tabakası bulunmasına dayanır. Belirli bir dalga boyundaki ışıkla uyarıldığında, boya floresan yayar. Sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu, bu floresansın yoğunluğunu ve süresini azaltır (azaltır). Bu değişim ölçülerek, çözünmüş oksijen konsantrasyonu hassas bir şekilde hesaplanır.
• Avantajları (Geleneksel elektrokimyasal sensörlere göre):
  • Bakım Gerektirmez: Elektrolit veya membranların değiştirilmesine gerek yoktur; kalibrasyon aralıkları uzundur ve minimum bakım gerektirir.
  • Girişimlere Karşı Yüksek Direnç: Su akış hızı, hidrojen sülfür ve diğer kimyasallardan kaynaklanan girişimlere karşı daha az duyarlıdır, bu da onu karmaşık gölet ortamları için ideal hale getirir.
  • Yüksek Doğruluk ve Hızlı Tepki: Sürekli, doğru, gerçek zamanlı DO verileri sağlar.

2. Sistem Entegrasyonu ve İş Akışı

• Veri Toplama: DO sensörü, gölette kritik bir derinliğe (genellikle havalandırıcıdan en uzak alana veya DO'nun tipik olarak en düşük olduğu orta su katmanına) kalıcı olarak yerleştirilir ve DO değerleri 7/24 izlenir.
• Veri İletimi: Sensör, verileri kablolu veya kablosuz olarak (örneğin LoRaWAN, hücresel ağ) gölet kenarındaki güneş enerjisiyle çalışan bir veri kaydedici/ağ geçidine gönderir.
• Veri Analizi ve Akıllı Kontrol: Ağ geçidi, üst ve alt DO eşik sınırlarıyla önceden programlanmış bir kontrolör içerir (örneğin, havalandırmayı 4 mg/L'de başlat, 6 mg/L'de durdur).
• Otomatik Çalıştırma: Gerçek zamanlı DO verileri ayarlanan alt sınırın altına düştüğünde, kontrol cihazı havalandırıcıyı otomatik olarak etkinleştirir. DO güvenli bir üst seviyeye ulaştığında havalandırıcıyı kapatır. Tüm süreç manuel müdahale gerektirmez.
• Uzaktan İzleme: Tüm veriler eş zamanlı olarak bir bulut platformuna yüklenir. Çiftçiler, mobil uygulama veya bilgisayar panosu aracılığıyla her havuzun DO durumunu ve geçmiş eğilimlerini gerçek zamanlı olarak uzaktan izleyebilir ve düşük oksijen koşulları için SMS uyarıları alabilirler.

III. Uygulama Sonuçları ve Değeri

Bu teknolojinin benimsenmesi Endonezyalı çiftçilere devrim niteliğinde değişiklikler getirdi:

1. Ölüm Oranlarında Önemli Azalma, Verim ve Kalitede Artış:
   • 7/24 hassas izleme, gece saatlerinde veya ani hava değişimlerinden (örneğin sıcak, durgun öğleden sonraları) kaynaklanan hipoksik olayları tamamen önleyerek balık ölümlerini önemli ölçüde azaltır.
   • Kararlı bir DO ortamı balık stresini azaltır, Yem Dönüşüm Oranını (FCR) iyileştirir, daha hızlı ve sağlıklı büyümeyi teşvik eder ve sonuç olarak verimi ve ürün kalitesini artırır.
2. Enerji ve İşletme Maliyetlerinde Önemli Tasarruflar:
   • Çalışma şeklini “7/24 havalandırma”dan “talep üzerine havalandırma”ya kaydırarak havalandırıcı çalışma süresini %50-70 oranında azaltır.
   • Bu durum doğrudan elektrik veya dizel maliyetlerinde keskin bir düşüşe yol açarak genel üretim maliyetlerini önemli ölçüde düşürür ve Yatırım Getirisini (YG) artırır.
3. Hassasiyet ve Akıllı Yönetim Sağlar:
   • Çiftçiler, özellikle geceleri sürekli olarak gölet kontrolü yapmanın getirdiği yoğun emek ve hatadan kurtuluyor.
   • Veriye dayalı kararlar, beslenme, ilaç ve su değişiminin daha bilimsel bir şekilde planlanmasına olanak tanıyarak, "deneyime dayalı tarımdan" "veriye dayalı tarıma" modern bir geçişi mümkün kılıyor.
4. Gelişmiş Risk Yönetimi Yeteneği:
   • Mobil uyarılar, çiftçilerin anormalliklerden anında haberdar olmalarını ve sahada olmasalar bile uzaktan müdahale etmelerini sağlayarak ani riskleri yönetme becerilerini büyük ölçüde artırıyor.

IV. Zorluklar ve Geleceğe Bakış

• Zorluklar:
  • İlk Yatırım Maliyeti: Sensör ve otomasyon sistemlerinin ilk maliyeti, küçük ölçekli, bireysel çiftçiler için önemli bir engel olmaya devam ediyor.
  • Teknik Eğitim ve Benimseme: Geleneksel çiftçilere eski uygulamaları değiştirmeleri ve ekipmanları nasıl kullanacaklarını ve bakımını yapacaklarını öğretmek gereklidir.
  • Altyapı: Uzak adalarda istikrarlı güç kaynağı ve ağ kapsamı, istikrarlı sistem çalışması için ön koşullardır.
• Geleceğe Bakış:
  • Teknolojinin olgunlaşması ve ölçek ekonomisinin sağlanmasıyla birlikte ekipman maliyetlerinin düşmeye devam etmesi bekleniyor.
  • Hükümet ve Sivil Toplum Kuruluşlarının (STK) destekleri ve tanıtım programları bu teknolojinin benimsenmesini hızlandıracaktır.
  • Gelecekteki sistemler sadece DO'yu değil, aynı zamanda pH, sıcaklık, amonyak, bulanıklık ve diğer sensörleri de entegre ederek göletler için kapsamlı bir "Sualtı Nesnelerin İnterneti" (IoT) sistemi oluşturacak. Yapay zeka algoritmaları, tüm su ürünleri yetiştiriciliği sürecinin tamamen otomatik ve akıllı bir şekilde yönetilmesini sağlayacak.

Çözüm

Endonezya su ürünleri yetiştiriciliğinde çözünmüş oksijen sensörlerinin uygulanması, oldukça başarılı bir örnektir. Hassas veri izleme ve akıllı kontrol sayesinde, sektörün temel sorunları olan hipoksi riski ve yüksek enerji maliyetlerine etkili bir şekilde çözüm getirir. Bu teknoloji, yalnızca araçlarda bir iyileştirme değil, aynı zamanda tarım felsefesinde bir devrim niteliğindedir ve Endonezya ve küresel su ürünleri yetiştiriciliği sektörünü daha verimli, sürdürülebilir ve akıllı bir geleceğe doğru istikrarlı bir şekilde yönlendirmektedir.