Hassas Havalandırmada Çözünmüş Oksijen Sensörlerinin Uygulama Örnek Çalışması

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

Endonezya, dünyanın en büyük ikinci su ürünleri üreticisidir ve bu sektör, ulusal ekonomisinin ve gıda güvenliğinin kritik bir ayağıdır. Bununla birlikte, geleneksel yetiştirme yöntemleri, özellikle yoğun yetiştirme, önemli zorluklarla karşı karşıyadır:

• Hipoksi Riski: Yüksek yoğunluklu havuzlarda, balık solunumu ve organik maddenin ayrışması büyük miktarda oksijen tüketir. Yetersiz çözünmüş oksijen (DO), balıkların yavaş büyümesine, iştah azalmasına, stresin artmasına ve büyük ölçekli boğulma ve ölümlere yol açarak çiftçiler için yıkıcı ekonomik kayıplara neden olabilir.
• Yüksek Enerji Maliyetleri: Geleneksel havalandırma makineleri genellikle dizel jeneratörlerle veya şebeke elektriğiyle çalışır ve manuel kullanım gerektirir. Gece hipoksisini önlemek için çiftçiler sıklıkla havalandırma makinelerini uzun süreler boyunca sürekli çalıştırırlar; bu da muazzam elektrik veya dizel tüketimine ve çok yüksek işletme maliyetlerine yol açar.
• Kapsamlı Yönetim: Su oksijen seviyelerini değerlendirmek için manuel deneyime (örneğin, balıkların yüzeyde "nefes nefese kalıp kalmadığını" gözlemlemeye) güvenmek 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 sistemlerde kilit bir rol oynuyor.

II. Teknoloji Uygulamasına İlişkin Detaylı Vaka Çalışması

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

Teknik Çözüm: Çözünmüş oksijen sensörleriyle entegre edilmiş akıllı su kalitesi izleme sistemlerinin kurulumu.

1. Çözünmüş Oksijen Sensörü – Sistemin “Duyu Organı”

• Teknoloji ve İşlev: Optik floresans tabanlı sensörler kullanır. Prensip, sensörün ucunda floresan boya tabakası bulunmasını içerir. Belirli bir dalga boyundaki ışıkla uyarıldığında, boya floresans yayar. Sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu, bu floresansın yoğunluğunu ve süresini azaltır. Bu değişimi ölçerek, çözünmüş oksijen konsantrasyonu hassas bir şekilde hesaplanır.
• (Geleneksel elektrokimyasal sensörlere göre) Avantajları:
  • Bakım gerektirmez: Elektrolit veya membran değiştirme ihtiyacı yoktur; kalibrasyon aralıkları uzundur ve minimum bakım gerektirir.
  • Yüksek Girişim Direnci: Su akış hızı, hidrojen sülfür ve diğer kimyasallardan kaynaklanan girişimlere karşı daha az hassastır, bu da onu karmaşık havuz ortamları için ideal kılar.
  • Yüksek Doğruluk ve Hızlı Yanıt: Sürekli, doğru ve gerçek zamanlı çözünmüş oksijen (DO) verileri sağlar.

2. Sistem Entegrasyonu ve İş Akışı

• Veri Toplama: Çözünmüş oksijen (DO) sensörü, gölette kritik bir derinliğe (genellikle havalandırıcıdan en uzak bölgeye veya DO'nun tipik olarak en düşük olduğu orta su katmanına) kalıcı olarak yerleştirilir ve DO değerlerini 7/24 izler.
• Veri İletimi: Sensör, verileri kabloyla veya kablosuz olarak (örneğin, LoRaWAN, hücresel ağ) göletin kenarındaki güneş enerjili bir veri kaydedici/ağ geçidine gönderir.
• Veri Analizi ve Akıllı Kontrol: Ağ geçidi, üst ve alt çözünmüş oksijen eşik limitleriyle önceden programlanmış bir kontrol ünitesi içerir (örneğin, havalandırmaya 4 mg/L'de başla, 6 mg/L'de durdur).
• Otomatik Çalıştırma: Gerçek zamanlı çözünmüş oksijen (DO) verileri belirlenen alt sınırın altına düştüğünde, kontrol ünitesi otomatik olarak havalandırıcıyı devreye sokar. DO güvenli bir üst seviyeye geri döndüğünde ise havalandırıcıyı kapatır. Tüm süreç manuel müdahale gerektirmez.
• Uzaktan İzleme: Tüm veriler eş zamanlı olarak bir bulut platformuna yüklenir. Çiftçiler, mobil uygulama veya bilgisayar paneli aracılığıyla her bir göletin çözünmüş oksijen (DO) durumunu ve geçmiş trendlerini gerçek zamanlı olarak uzaktan izleyebilir ve düşük oksijen koşulları için SMS uyarıları alabilirler.

III. Uygulama Sonuçları ve Değeri

Bu teknolojinin benimsenmesi Endonezyalı çiftçiler için devrim niteliğinde değişiklikler getirdi:

1. Ölüm oranlarında önemli ölçüde azalma, verim ve kalitede artış:
   • 7/24 hassas izleme, gece saatlerinden veya ani hava değişikliklerinden (örneğin, sıcak, durgun öğleden sonraları) kaynaklanan hipoksik olayları tamamen önleyerek balık ölümlerini önemli ölçüde azaltır.
   • Dengeli bir çözünmüş oksijen (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 işletme maliyetlerinde önemli tasarruf:
   • Çalışma şeklini “7/24 havalandırma”dan “talep üzerine havalandırma”ya kaydırarak, havalandırma cihazının çalışma süresini %50-70 oranında azaltır.
   • Bu durum doğrudan elektrik veya dizel maliyetlerinde keskin bir düşüşe yol açarak genel üretim maliyetlerini önemli ölçüde azaltır ve Yatırım Getirisini (ROI) iyileştirir.
3. Hassas ve Akıllı Yönetimi Sağlar:
   • Çiftçiler, özellikle geceleri, yoğun emek gerektiren ve isabet oranı düşük olan sürekli gölet kontrolü işinden kurtulmuş oluyorlar.
   • Veriye dayalı kararlar, yemleme, ilaçlama ve su değişiminin daha bilimsel bir şekilde planlanmasına olanak tanıyarak, "deneyime dayalı tarımdan" "veriye dayalı tarıma" modern bir geçişi mümkün kılar.
4. Geliştirilmiş Risk Yönetimi Yeteneği:
   • Mobil uyarılar, çiftçilerin anormal durumları anında fark etmelerini ve sahada olmasalar bile uzaktan müdahale etmelerini sağlayarak ani riskleri yönetme yeteneklerini büyük ölçüde geliştirir.

IV. Zorluklar ve Gelecek Görünümü

• Zorluklar:
  • İlk Yatırım Maliyeti: Sensörlerin ve otomasyon sistemlerinin başlangıç ​​maliyeti, küçük ölçekli, bireysel çiftçiler için önemli bir engel olmaya devam etmektedir.
  • Teknik Eğitim ve Benimseme: Geleneksel çiftçilerin eski uygulamalarını değiştirmeleri ve ekipmanları nasıl kullanacaklarını ve bakımını yapacaklarını öğrenmeleri için eğitim verilmesi gereklidir.
  • Altyapı: Uzak adalarda istikrarlı güç kaynağı ve şebeke kapsamı, sistemin istikrarlı çalışması için ön koşuldur.
• Gelecek Görünümü:
  • Teknolojinin olgunlaşması ve ölçek ekonomilerinin sağlanmasıyla birlikte ekipman maliyetlerinin düşmeye devam etmesi bekleniyor.
  • Hükümet ve Sivil Toplum Kuruluşlarının (STK) sağladığı destek ve tanıtım programları bu teknolojinin benimsenmesini hızlandıracaktır.
  • Gelecekteki sistemler sadece çözünmüş oksijen (DO) değil, aynı zamanda pH, sıcaklık, amonyak, bulanıklık ve diğer sensörleri de entegre ederek havuzlar için kapsamlı bir "Sualtı Nesnelerin İnterneti" (IoT) sistemi oluşturacak. Yapay zeka algoritmaları, tüm su ürünleri yetiştirme sürecinin tamamen otomatik ve akıllı bir şekilde yönetilmesini sağlayacak.

Çözüm

Endonezya su ürünleri yetiştiriciliğinde çözünmüş oksijen sensörlerinin uygulanması, oldukça temsili bir başarı öyküsüdür. Hassas veri izleme ve akıllı kontrol sayesinde, sektörün temel sorunlarına, yani hipoksi riskine ve yüksek enerji maliyetlerine etkili bir şekilde çözüm getiriyor. Bu teknoloji, sadece araçlarda bir iyileştirme değil, aynı zamanda çiftçilik felsefesinde bir devrimi temsil ederek, Endonezya ve küresel su ürünleri yetiştiriciliği sektörünü istikrarlı bir şekilde daha verimli, sürdürülebilir ve akıllı bir geleceğe doğru yönlendiriyor.