El monitoreo de la calidad del agua en la acuicultura depende principalmente de instrumentos portátiles. El pH y el oxígeno disuelto en el agua deben medirse manualmente y de forma periódica; sin embargo, se requiere de personal entrenado y consume tiempo y recursos.
Investigadores de la National Kaohsiung University of Science and Technology, y de Microchip Technology Inc. utilizaron tecnología de transmisión inalámbrica con varios sensores para transmitir los valores de temperatura, pH, oxígeno disuelto, el nivel del agua y la vida útil del sensor registrados en la piscifactoría al servidor.
Los datos integrados se transmiten a dispositivos móviles a través de Internet de las Cosas, lo que permite a los acuicultores monitorear la calidad del agua en una piscigranja a través de dispositivos móviles.
Los sistemas de gestión basados en el Internet de las Cosas y la inteligencia artificial son arquitecturas de sistemas que pueden utilizar muchos bloques industriales. La industria, el comercio, la agricultura, la pesca y la acuicultura se pueden mejorar a través de esta arquitectura.
A través de métodos tecnológicos, la acuacultura tradicional se ha convertido en un sistema de reproducción semiautomatizado o totalmente automatizado, que pueden resolver de manera efectiva los conflictos entre los humanos y el medio ambiente, garantizar el sustento de los productores y ayudar a lograr la sostenibilidad ambiental.
Diseño del sistema
“Integramos un controlador lógico programable (PLC) con procesamiento de señal de microprocesador y un servidor basado en PC y utilizamos tecnología NB-IOT para transmitir datos de medición al servidor. Las principales ventajas de este sistema incluyen un menor consumo de energía, la capacidad de ejecutar varios subprocesos al mismo tiempo y un rendimiento de procesamiento mejorado”, informan los investigadores.
Cada estanque de cultivo tiene un sensor de temperatura, oxígeno disuelto y desborde del agua. Cada sensor envía los datos del sistema a un servidor a través de un módulo de transmisión inalámbrica. Es conveniente capturar los datos con dispositivos móviles y páginas web, para que los piscicultores puedan ver fácilmente el estado de calidad del agua de cada estanque.
Subsistema de brazo de robótico para medir pH
Debido a que los sensores de pH actuales no se pueden sumergir en el líquido durante mucho tiempo para realizar mediciones, se requieren recursos humanos y tiempo para llevar el instrumento a cada área de la piscifactoría para realizar las pruebas en un momento determinado.
Los investigadores desarrollaron un brazo robótico para completar las acciones automáticas de medición y mantenimiento.
“Diseñamos este brazo con un controlador lógico programable, un solo chip combinado con un módulo de transmisión inalámbrica y un sistema integrado. Este sistema se divide en control, medición, servidor y movilidad”, reportaron.
Subsistema de sensores de temperatura
La temperatura del agua afecta muchas propiedades: además de las propiedades físicas, como la densidad, la presión del vapor y la tensión superficial, también afecta las propiedades químicas, como el oxígeno disuelto.
“La mayoría de los sensores de temperatura en el mercado ahora tienen un problema con la deriva de temperatura. Para resolver este problema, adoptamos el método de voltaje constante y las características del circuito puente, y filtros de paso bajo para filtrar el ruido de deriva de temperatura generado y luego un amplificador para amplificar la señal”, reportaron.
Subsistema del sensor de oxígeno disuelto
El oxígeno disuelto en el agua es uno de los principales indicadores de calidad. Por lo tanto, en la gestión de la calidad del agua y la acuicultura, el oxígeno disuelto se considera el principal indicador de calidad del agua.
En general, cuanto mayor sea la concentración, mejor será la calidad del agua.
Subsistema del sensor de desborde del agua
El subsistema del sensor del desborde de agua reemplaza principalmente al interruptor de nivel de agua de bola flotante tradicional.
En el interruptor de bola flotante tradicional, el nivel del agua se establece principalmente a una altura fija y el estado del nivel del agua no se puede conocer con precisión.
Cuando hay una tormenta repentina se necesita ajustar la calidad del agua, lo que podría causar que los peces escapen.
El propósito de este circuito de subsistema es ajustar el nivel del agua dentro del rango de altura de seguridad. Cuando el nivel del agua es más alto que el nivel alto de agua durante un tifón, el subsistema notifica al piscicultor de la condición de la piscigranja para que tome medidas que eviten el escape de los peces.
Conclusión
Según reportan en el estudio, el equipo de medición inteligente diseñado puede trabajar las 24 h del día monitoreando la calidad del agua de la piscigranja, lo que reduce efectivamente las pérdidas causadas por errores del personal, recursos materiales y errores de datos.
Referencia (acceso abierto):
Chen, Chiung-Hsing, Yi-Chen Wu, Jia-Xiang Zhang, and Ying-Hsiu Chen. 2022. «IoT-Based Fish Farm Water Quality Monitoring System» Sensors 22, no. 17: 6700. https://doi.org/10.3390/s22176700
