Датчики качества воды, работающие на солнечной энергии, могут помочь рыболовам защитить свои водные ресурсы и защитить будущее продуктов питания.
[penci_related_posts title=»Вам также может быть интересно» number=»4″ style=»list» align=»none» displayby=»cat» orderby=»random»]
В настоящее время аквакультура поставляет более половины мировых даров моря, а за последние 10 лет прибыль от мирового рыбоводства увеличилась в четыре раза и составила более 230 миллиардов долларов в год. Тем не менее, загрязнение в результате промышленной деятельности проникает в коммерческие пруды и уничтожает рыбу на миллионы долларов. Например, сельскохозяйственные удобрения увеличивают количество питательных веществ в воде, что приводит к цветению водорослей. Когда водоросли разлагаются, они расходуют кислород, в результате чего рыба задыхается.
Следя за качеством воды, рыбоводы могут действовать при обнаружении вредных уровней загрязнения. Однако большинство коммерческих датчиков одновременно отслеживают только одну вещь, такую как уровень кислотности или кислорода, на отдельных устройствах, которые фермер должен проверять вручную. Многофункциональные альтернативы громоздки, дороги и требуют опытного оператора.
Создание электронных устройств, которые выполняют несколько задач одновременно, является сложной задачей, и часто существует компромисс между качеством и количеством функций. Инженер-электрик Мухаммед Хуссейн и его команда создали небольшой датчик с автономным питанием, который контролирует множество характеристик качества воды и передает данные через Bluetooth.
Исследователи построили эту мультисенсорную систему, используя многомерную интегральную схему (MD-IC). «Интеграция различных функций на одном компьютерном чипе является сложной и дорогой», — объясняет ведущий автор Назек Эль-Атаб. «Но мы объединили несколько фишек в куб, чтобы каждое лицо служило разным целям». Подключенные микросхемы затем действуют как одно устройство.
Куб предназначен для плавания с датчиками уровня pH, температуры, солености и аммиака на обращенной вниз стороне. Оболочка взвешена, чтобы обеспечить ее сохранность даже при воздействии рыбы. «Мы хотели создать что-то маленькое и легкое, — говорит Назек. — Фермер может просто бросить устройство в воду и оно вращается в правильном положении».
Другие внешние поверхности включают датчики, которые контролируют загрязнение воздуха, солнечные элементы для зарядки аккумулятора, герметично закрытого в кубе, и антенну для передачи данных через Bluetooth на мобильный телефон. «Концепция MD-IC уникальна, поскольку она открывает возможности для отдельных устройств с приложениями Интернета вещей», — объясняет Хуссейн. «А вода — это всегда интригующая среда для электроники», — добавляет он.
Предотвращение ненужной гибели рыб является важным шагом на пути к продовольственной безопасности. «Саудовская Аравия инвестирует 3,5 миллиарда долларов США в аквакультуру, чтобы к 2030 году она могла производить 600 000 тонн морепродуктов ежегодно», — говорит Назек. Команда надеется, что их датчики поддержат эту цель, но также верит, что маленькие кубики могут иметь большое будущее за пределами рыбного хозяйства. «Они могут быть отправлены в нефтепроводы для сбора данных о качестве масла», — добавляет она. Исследователи работают над улучшением технологии самоохлаждения устройства, чтобы предотвратить его перегрев, и следующим шагом будет его тестирование в полевых условиях.
Источник:
Kaust Discovery
Фото: © 2020 KAUST