Kajian Kes Aplikasi Sensor Oksigen Terlarut dalam Pengudaraan Ketepatan

I. Latar Belakang Projek: Cabaran dan Peluang Akuakultur Indonesia

Indonesia merupakan pengeluar akuakultur kedua terbesar di dunia, dan industri ini merupakan tonggak penting ekonomi negara dan keselamatan makanannya. Walau bagaimanapun, kaedah pertanian tradisional, terutamanya pertanian intensif, menghadapi cabaran yang ketara:

• Risiko Hipoksia: Di kolam berketumpatan tinggi, pernafasan ikan dan penguraian bahan organik menggunakan sejumlah besar oksigen. Oksigen Terlarut (DO) yang tidak mencukupi menyebabkan pertumbuhan ikan yang perlahan, selera makan yang berkurangan, tekanan yang meningkat, dan boleh menyebabkan lemas dan kematian berskala besar, mengakibatkan kerugian ekonomi yang dahsyat bagi petani.
• Kos Tenaga Tinggi: Pengudaraan tradisional selalunya dikuasakan oleh penjana diesel atau grid dan memerlukan operasi manual. Untuk mengelakkan hipoksia pada waktu malam, petani kerap menjalankan pengudaraan secara berterusan untuk jangka masa yang lama, yang membawa kepada penggunaan elektrik atau diesel yang sangat tinggi dan kos operasi yang sangat tinggi.
• Pengurusan Ekstensif: Pergantungan pada pengalaman manual untuk menilai tahap oksigen air—seperti memerhatikan sama ada ikan "tercungap-cungap" di permukaan—adalah sangat tidak tepat. Apabila tercungap-cungap diperhatikan, ikan sudah berada dalam keadaan tertekan yang teruk, dan memulakan pengudaraan pada ketika ini selalunya sudah terlambat.

Bagi menangani isu-isu ini, sistem pemantauan kualiti air pintar berasaskan teknologi Internet of Things (IoT) sedang dipromosikan di Indonesia, dengan sensor oksigen terlarut memainkan peranan penting.

II. Kajian Kes Terperinci Aplikasi Teknologi

Lokasi: Ladang tilapia atau udang berskala sederhana hingga besar di kawasan pesisir dan pedalaman pulau-pulau di luar Jawa (contohnya, Sumatra, Kalimantan).

Penyelesaian Teknikal: Penggunaan sistem pemantauan kualiti air pintar yang disepadukan dengan sensor oksigen terlarut.

1. Sensor Oksigen Terlarut – “Organ Sensori” Sistem

• Teknologi & Fungsi: Menggunakan sensor berasaskan pendarfluor optik. Prinsipnya melibatkan lapisan pewarna pendarfluor di hujung sensor. Apabila diujakan oleh cahaya dengan panjang gelombang tertentu, pewarna akan berpendarfluor. Kepekatan oksigen terlarut dalam air memadamkan (mengurangkan) keamatan dan tempoh pendarfluor ini. Dengan mengukur perubahan ini, kepekatan DO dikira dengan tepat.
• Kelebihan (berbanding sensor elektrokimia tradisional):
  • Bebas Penyelenggaraan: Tidak perlu menggantikan elektrolit atau membran; selang penentukuran adalah panjang, memerlukan penyelenggaraan yang minimum.
  • Rintangan Tinggi terhadap Gangguan: Kurang terdedah kepada gangguan daripada kadar aliran air, hidrogen sulfida dan bahan kimia lain, menjadikannya sesuai untuk persekitaran kolam yang kompleks.
  • Ketepatan Tinggi & Respons Pantas: Menyediakan data DO masa nyata yang berterusan, tepat.

2. Integrasi Sistem dan Aliran Kerja

• Pemerolehan Data: Sensor DO dipasang secara kekal pada kedalaman kritikal di dalam kolam (selalunya di kawasan paling jauh dari aerator atau di lapisan air tengah, di mana DO biasanya terendah), memantau nilai DO 24/7.
• Penghantaran Data: Sensor menghantar data melalui kabel atau tanpa wayar (cth., LoRaWAN, rangkaian selular) ke logger/pintu masuk data berkuasa solar di tepi kolam.
• Analisis Data & Kawalan Pintar: Gerbang ini mengandungi pengawal yang diprogramkan terlebih dahulu dengan had ambang DO atas dan bawah (cth., mulakan pengudaraan pada 4 mg/L, berhenti pada 6 mg/L).
• Pelaksanaan Automatik: Apabila data DO masa nyata jatuh di bawah had bawah yang ditetapkan, pengawal akan mengaktifkan pengudara secara automatik. Ia mematikan pengudara sebaik sahaja DO pulih ke tahap atas yang selamat. Keseluruhan proses tidak memerlukan campur tangan manual.
• Pemantauan Jauh: Semua data dimuat naik secara serentak ke platform awan. Petani boleh memantau status DO dan trend sejarah setiap kolam dari jauh secara masa nyata melalui aplikasi mudah alih atau papan pemuka komputer dan menerima makluman SMS untuk keadaan oksigen rendah.

III. Keputusan dan Nilai Permohonan

Penerapan teknologi ini telah membawa perubahan revolusioner kepada petani Indonesia:

1. Pengurangan Kematian Secara Ketara, Peningkatan Hasil & Kualiti:
   • Pemantauan ketepatan 24/7 menghalang sepenuhnya kejadian hipoksik yang disebabkan oleh waktu malam atau perubahan cuaca secara tiba-tiba (contohnya, petang yang panas dan tenang), sekali gus mengurangkan kematian ikan secara drastik.
   • Persekitaran DO yang stabil mengurangkan tekanan ikan, meningkatkan Nisbah Penukaran Makanan (FCR), menggalakkan pertumbuhan yang lebih pantas dan sihat, dan akhirnya meningkatkan hasil dan kualiti produk.
2. Penjimatan Besar ke atas Kos Tenaga & Operasi:
   • Mengalihkan operasi daripada “pengudaraan 24/7” kepada “pengudaraan atas permintaan”, mengurangkan masa jalan pengudaraan sebanyak 50%-70%.
   • Ini secara langsung membawa kepada penurunan mendadak dalam kos elektrik atau diesel, sekali gus mengurangkan kos pengeluaran keseluruhan dengan ketara dan meningkatkan Pulangan Pelaburan (ROI).
3. Membolehkan Pengurusan Ketepatan dan Pintar:
   • Petani dibebaskan daripada tugas pemeriksaan kolam yang berterusan yang memerlukan banyak tenaga kerja dan tidak tepat, terutamanya pada waktu malam.
   • Keputusan berasaskan data membolehkan penjadualan pemakanan, ubat-ubatan dan pertukaran air yang lebih saintifik, membolehkan peralihan moden daripada "pertanian berasaskan pengalaman" kepada "pertanian berasaskan data."
4. Keupayaan Pengurusan Risiko yang Dipertingkatkan:
   • Amaran mudah alih membolehkan petani segera menyedari keabnormalan dan bertindak balas dari jauh, walaupun tidak berada di lokasi, sekali gus meningkatkan keupayaan mereka untuk menguruskan risiko secara tiba-tiba.

IV. Cabaran dan Tinjauan Masa Depan

• Cabaran:
  • Kos Pelaburan Permulaan: Kos pendahuluan sensor dan sistem automasi kekal sebagai penghalang yang ketara bagi petani individu berskala kecil.
  • Latihan Teknikal & Penerimaan: Melatih petani tradisional untuk mengubah amalan lama dan mempelajari cara menggunakan serta menyelenggara peralatan adalah perlu.
  • Infrastruktur: Bekalan kuasa yang stabil dan liputan rangkaian di pulau-pulau terpencil merupakan prasyarat untuk operasi sistem yang stabil.
• Tinjauan Masa Depan:
  • Kos peralatan dijangka terus menurun apabila teknologi matang dan ekonomi skala dicapai.
  • Subsidi dan program promosi Kerajaan dan Badan Bukan Kerajaan (NGO) akan mempercepatkan penggunaan teknologi ini.
  • Sistem masa hadapan bukan sahaja akan mengintegrasikan DO tetapi juga pH, suhu, ammonia, kekeruhan dan sensor lain, sekali gus mewujudkan "IoT Bawah Air" yang komprehensif untuk kolam. Algoritma kecerdasan buatan akan membolehkan pengurusan pintar dan automatik sepenuhnya bagi keseluruhan proses akuakultur.

Kesimpulan

Penggunaan sensor oksigen terlarut dalam akuakultur Indonesia merupakan kisah kejayaan yang sangat representatif. Melalui pemantauan data yang tepat dan kawalan pintar, ia berkesan menangani titik masalah utama industri: risiko hipoksia dan kos tenaga yang tinggi. Teknologi ini bukan sahaja mewakili peningkatan dalam peralatan tetapi juga revolusi dalam falsafah pertanian, memacu industri akuakultur Indonesia dan global secara berterusan ke arah masa depan yang lebih cekap, mampan dan pintar.