Выбор датчиков для систем замкнутого водоснабжения (RAS)

Основные выводы

• Глобальная производственная мощность RAS расширяется на 12% annually , обусловленное ростом наземной аквакультуры в регионах с дефицитом воды

• Многопараметрические системы мониторинга сокращают время обслуживания датчиков за счёт 40% по сравнению с однопараметрическими установками

• Многопараметрические датчики 4‑в‑1 компании Shanghai ChiMay обеспечивают pH, ОВП, проводимость и температура измерения с одной точки установки

• Среднее учреждение РАС осуществляет мониторинг 6–8 параметров качества воды непрерывно

• Загрязнение датчика вызывает 60% всех ложных тревог в системах мониторинга аквакультуры

Введение

Системы замкнутого водоснабжения (RAS) относятся к числу наиболее технически сложных подходов к коммерческому выращиванию рыбы. Эти системы с замкнутым циклом осуществляют очистку и повторное использование… 95–99% системной воды, что позволяет вести высокопроизводительное производство в местах, непригодных для традиционных систем.

Согласно Всемирный банк , ожидается, что технология RAS будет составлять 15% мирового производства аквакультуры к 2030 году, по сравнению с примерно 5% Сегодня.

Понимание динамики качества воды в системе RAS

Зависимости биофильтра

Сердцем любой РАС является её биологическая фильтрационная система, которая преобразует токсичный аммиак, выделяемый рыбами, в менее вредный нитрат посредством нитрификации. Этот процесс требует:

• Растворённый кислород : Нитрифицирующие бактерии требуют достаточного количества кислорода, как правило 3–4 мг/л минимум в биофильтре

• pH и щёлочность : В большинстве объектов РАС поддерживается щелочность выше 100 мг/л в пересчёте на CaCO3 и pH между 7,0 и 7,5

• Температура : Скорость нитрификации удваивается с каждым Повышение на 10°C в температуре

Управление твёрдыми отходами

Общее количество взвешенных твёрдых веществ (ТВС) в РАС образуется за счёт рыбных отходов, несъеденного корма и микробной биомассы. Повышенные уровни ТВС могут повреждать жабры рыб и нарушать работу биофильтра.

Тот Журнал исследований в области аквакультуры сообщает, что уровни ТСС выше 25 мг/л начинают ухудшать эффективность биофильтра.

Критически важные датчики для приложений RAS

Датчики растворённого кислорода

Оптические (флуоресцентные) датчики:

• Минимальные требования к обслуживанию (отсутствие необходимости замены мембраны)

• Быстрое время отклика ( <30 seconds)

• Отличная долгосрочная стабильность

• Отсутствие потребления кислорода, влияющего на точность измерений

Доктор Инна К. Томсен из Норвежский институт морских исследований государства: «Оптические датчики растворённого кислорода коренным образом изменили мониторинг в аквакультуре. Их надёжность и низкие эксплуатационные требования делают их практичными для промышленных производств».

Электрохимические (мембранные) датчики:

• Требуется замена мембраны каждые 4–8 недель

• Необходимо восполнить запас электролитов

• Чувствителен к ориентации и расходу

Датчики pH

Электродные технологии:

С

Датчики проводимости

Встроенные датчики проводимости для применений в системах рециркуляции воды должны обладать следующими характеристиками:

• Широкий диапазон измерений (0–100 мСм/см для морской воды)

• Автоматическая компенсация температуры

• Геометрия антисборных электродов

• 4–20 мА или цифровой выход

Датчики аммиачного азота

Тот Европейское общество аквакультуры отмечает, что объекты с системой непрерывного мониторинга испытывают 50% fewer инциденты, связанные с аммиаком.

Многопараметрические сенсорные системы

Преимущества интеграции многопараметрических данных

• Сниженная сложность монтажа : Корпус одного датчика поддерживает выполнение нескольких измерений

• Упрощённая калибровка : Согласованная калибровка всех подключённых датчиков

• Улучшенная корреляция данных : Измерение нескольких параметров в одной и той же точке образца

• Экономическая эффективность : Экономия 30–40% в затратах на монтаж и техническое обслуживание

Шанхай ChiМай 4-в-1 многопараметрические датчики

Требования к техническому обслуживанию

Еженедельное техническое обслуживание

• Очистка датчика (частота зависит от загрузки системы)

• Проверка калибровки с использованием сертифицированных эталонов

Ежемесячное техническое обслуживание

• Полная калибровка датчика

• Замена электролита или мембраны

Годовые требования

• Комплексная калибровка системы

• Замена расходных компонентов

• Проверка документации на соответствие нормативным требованиям

Интеграция систем и управление данными

Протоколы связи

• Аналоговый 4–20 мА : Отраслевой стандарт для ПЛК и контроллеров

• Modbus RTU/TCP : Цифровой протокол для многоприборных сетей

• Беспроводные протоколы : Wi‑Fi и Bluetooth для гибкого размещения

Преимущества ведения журнала данных

Тот Журнал Всемирного общества аквакультуры сообщается, что объекты, применяющие передовые методы анализа данных, достигают Улучшения на 15–20% в эффективности превращения корма по сравнению с операциями, при которых осуществляется мониторинг только тревог.

Заключение

Выбор подходящих датчиков для систем с рециркуляцией воды требует понимания как технических требований таких систем, так и возможностей существующих технологий мониторинга. Уделяя приоритетное внимание точности измерений, устойчивости к загрязнению и возможностям интеграции в систему, эксплуатирующие организации могут создать системы мониторинга, обеспечивающие защиту здоровья рыб и одновременно способствующие оптимизации эксплуатации.

Многопараметрические сенсорные платформы, такие как 4‑в‑1‑системы компании Shanghai ChiMay, обеспечивают значительные преимущества для мониторинга РАС, сочетая снижение сложности монтажа с повышением качества данных. В сочетании с соответствующими протоколами технического обслуживания и системной интеграцией эти датчики формируют основу надёжной и высокоэффективной эксплуатации РАС.

По мере того как аквакультурная отрасль продолжает развиваться в направлении более интенсивных систем производства, значение комплексного мониторинга качества воды будет лишь возрастать. Инвестиции в соответствующие сенсорные технологии сегодня позволяют предприятиям быть готовыми к техническим и нормативным требованиям, предъявляемым рынком аквакультуры завтрашнего дня.