Investigadores de la National Taiwan Ocean University y de la Isabela State University publicaron una revisión científica en donde proporcionan una descripción general de las capacidades de los sistemas no tripulados para monitorear y administrar granjas acuícolas que sostienen la acuicultura de precisión usando el Internet de las Cosas.
Asimismo el documento explora la capacidad de los vehículos no tripulados como puerta de enlace de comunicación para facilitar la implementación de jaulas en alta mar equipadas con sensores robustos y de bajo costo capaces de conectarse de forma inalámbrica bajo el agua y en el aire.
Los investigadores también describen las capacidades de los sistemas comerciales existentes, el Internet de las Cosas y la Inteligencia Artificial combinada con drones para proporcionar un marco de trabajo acuícola preciso.
Principales desafíos de las granjas acuícolas marinas
Las ubicaciones de las granjas de maricultura son diversas, lo cual es un gran desafío en cuanto a la accesibilidad. Asimismo, la producción acuícola es muy costosa considerando los requerimientos en términos de mano de obra y alimentos.
Las granjas acuícolas más grandes están localizadas en mar abierto en aguas profundas y abiertas, permitiéndoles producir grandes cantidades. Muchas de las jaulas están sumergidas y solo pueden ser alcanzadas mediante el uso de embarcaciones. Este método limita la accesibilidad con costos de capital adicionales.
Además de las actividades de alimentación, el cultivo en la fase de engorde incluye tareas como la clasificación y distribución de los peces para mantener densidades de cultivo aceptables, monitoreo de la calidad del agua y el bienestar de los peces, limpieza de las redes, y el mantenimiento de la estructura.
Acuicultura inteligente
La acuicultura inteligente ahora se está moviendo más allá de los datos hacia la toma de decisiones.
Las granjas acuícolas inteligentes deben ser capaces de llevar a cabo un control fino completo de varios elementos, como la alimentación inteligente, el control de la calidad del agua, el análisis del comportamiento, la estimación de la biomasa, el diagnóstico de enfermedades, las condiciones de funcionamiento del equipo y la advertencia de fallas.
Es importante recopilar datos de la ubicación de la granja acuícola para monitorear y usar tecnologías, como sensores y sistemas no tripulados para integrar la inteligencia artificial para una piscifactoría más inteligente.
Innovaciones tecnológicas para la piscicultura de precisión
Las innovaciones tecnológicas (como sistemas de cultivo, alimentos, vacunas) y las innovaciones no tecnológicas (por ejemplo, mejores marcos regulatorios, estructuras organizacionales, estándares de mercado) han permitido el crecimiento de la industria acuícola.
En este sentido, la integración de la piscicultura inteligente como un nuevo método científico puede optimizar y utilizar de manera eficiente los recursos disponibles. También promoverá el desarrollo sostenible en la acuicultura a través de la integración profunda del Internet de las Cosas, big data, computación en la nube, inteligencia artificial y otras tecnologías modernas.
La disponibilidad de vehículos no tripulados equipados con cámaras aéreas, sensores y capacidad computacional es muy famosa para la vigilancia de diversos sitios.
La piscicultura de precisión tiene como objetivo aplicar los principios de ingeniería de control en la producción de peces para mejorar el seguimiento y control de las granjas, y permitir la documentación de los procesos biológicos.
Este método hace posible que la acuicultura comercial haga la transición de un modelo de producción tradicional basado en la experiencia a un modelo de producción basado en el conocimiento utilizando tecnologías emergentes y sistemas automatizados que abordan los desafíos del monitoreo y gestión de la acuicultura.
La piscicultura de precisión tiene como objetivo mejorar la exactitud, la precisión y la repetibilidad de las operaciones de cultivo.
Plataformas de sistemas de vehículos no tripulados
Los vehículos no tripulados pueden mejorar la seguridad de la misión, la repetibilidad y reducir los costos operativos. Las tareas realizadas por vehículos no tripulados suelen ser peligrosas o relativamente costosas para que los humanos las ejecuten.
En su estudio, los autores describen las capacidades y limitaciones de los sistemas de vehículos no tripulados para realizar el seguimiento y la gestión de las granjas acuícolas.
Las tecnologías de vehículos no tripulados brindan mayor eficiencia y precisión para ejecutar estas funciones. Incluso son capaces de detectar jaulas y vigilar la pesca ilegal cuando están equipados con sensores y otras tecnologías.
Existen diferentes clasificaciones de vehículos no tripulados considerados en el estudio: sistemas de aeronaves no tripuladas, vehículos submarinos autónomos y vehículos de superficie no tripulados. Cada uno de los sistemas de vehículos no tripulados tienen sus respectivas capacidades y limitaciones.
Estructura de trabajo para el monitoreo y gestión de la acuicultura
Los investigadores presentan una estructura de trabajo sobre cómo funciona un dron con sensores como cámaras subacuáticas y dispositivos de calidad del agua. Estos sensores están instalados en las jaulas de los peces para recopilar datos a través de un canal de comunicación WIFI para transmitir datos a un sistema en la nube.
El servidor en la nube sirve como depósito y está equipado con capacidades de procesamiento y análisis de datos utilizando técnicas basadas en inteligencia artificial (por ejemplo visión por computadora, aprendizaje profundo).
La enorme cantidad de datos recopilados del entorno submarino mediante sensores proporciona un método no invasivo ni intrusivo. Este enfoque puede lograr un análisis de imágenes en tiempo real para los operadores de acuicultura.
Los datos recopilados informan a los acuicultores y les permiten realizar intervenciones inmediatas para garantizar que los productos y procesos de cultivo estén optimizados y sean de alta calidad para ayudar a aumentar la producción y los ingresos.
Gestión y monitoreo de granjas acuícolas
Los drones son capaces de monitorear las granjas acuícolas, especialmente en mar abierto. Su asequibilidad y movilidad han permitido un alcance más amplio y el acceso a áreas de difícil acceso y con altos riesgos.
La mecanización y automatización continua del monitoreo en las granjas acuícolas usando drones, sensores e inteligencia artificial, permitirán a los acuicultores inspeccionar sus cultivos, adquirir más información necesaria para la toma de decisiones, administrar e interactuar con sus granjas de manera eficiente.
Los drones pueden reemplazar la oferta y la demanda de trabajadores y el trabajo de alto costo en la industria de la acuicultura, asegurando así que la gestión de las piscifactorías mejore.
Conclusiones
“Este documento evalúa el progreso e identifica oportunidades y desafíos de utilizar sistemas no tripulados para administrar y monitorear granjas acuícolas. Se identificaron las diferentes capacidades de los drones como puerta de enlace de comunicación y recopilación de datos, vigilancia, monitoreo y gestión de sitios de acuicultura”, reportan los autores.
Referencia (acceso abierto)
Ubina, Naomi A., and Shyi-Chyi Cheng. 2022. «A Review of Unmanned System Technologies with Its Application to Aquaculture Farm Monitoring and Management» Drones 6, no. 1: 12. https://doi.org/10.3390/drones6010012
