Hur säkerställer man enhetligheten i belysningen i stora vattenbruksdammar eller djupvattenvattenbrukstankar? Hur identifierar och löser man döda zoner i belysning?

一, Huvuddelarna av kontroll av belysningens enhetlighet
1. Optimera formen på belysningslayouten
Avståndet mellan belysningen och vattenförekomsten måste följa regeln "avstånd till höjdförhållande". Om du till exempel har en 10-meter djup vattenbruksdamm och använder en 200W LED undervattenslampa med en strålvinkel på 120 grader måste du hålla avståndet mellan lamporna mellan 3 och 5 meter för att se till att överlappningsgraden för närliggande ljuspunkter är minst 30 %. En räkodlingsfabrik i Qingdao använde programvara för 3D-modellering för att visa hur ljus skulle spridas. Forskare upptäckte att när lamporna staplades i en förskjuten "plommonblomningshög" kunde likformigheten hos bottenljuset förbättras till över 85 %, vilket är 22 % högre än den typiska matriskonfigurationen.
2. Kompensation för ljusdämpning och dynamisk kontroll
Olika våglängder av ljus absorberas olika av vattenkroppar. Till exempel absorberas rött ljus 0,3/m i sötvatten, medan blått ljus absorberas 0,1/m. För att kompensera för detta måste multispektrala lysdioder användas. Hainan Lingshui vattenbruksplattform för djup-hav har ett intelligent dimningssystem som automatiskt ändrar effektförhållandet för rött ljus (660nm) och blått ljus (450nm) baserat på realtidsdata om vattenturbiditet (NTU-värde), klorofyllkoncentration (μg/L) och djup. Till exempel, när grumligheten överstiger 15NTU, ökar systemet uteffekten för rött ljus med 40 % för att kompensera för spridningsförluster och hålla PUR-värdet i djupt vatten konsekvent inom det intervall som organismer behöver.
3. Att arbeta tillsammans för att designa reflekterande gränser
Mängden ljus som används påverkas direkt av hur reflekterande innerväggen i vattenbruksdammen är. Enligt en studie från Shanghai Ocean University kan vattenbruksdammar med vita sidor av hög-polyeten (HDPE) reflektera upp till 85 % av ljuset, vilket är 60 % mer än betongdammar. De kan också göra bottenljuset 1,8 gånger starkare. Att placera spegelplattor av rostfritt stål (med en reflektionsförmåga på 92 %) i botten av poolen kan också bli av med ännu fler ljusa döda vinklar. Efter att ha implementerat detta tillvägagångssätt ökade konsistensen av bottenljus i en havabborsuppfödningsbas i Sanya från 62 % till 91 %, och fiskpopulationens utfodringsaktivitet förbättrades avsevärt.
2, sätt att hitta och räkna döda zoner när det är ljus
1. Teknik för modellering av 3D-belysning
Genom att använda mjukvara som LumenRT eller Dialux för att göra en digital tvillingmodell av vattenbruksdammen kan du hitta ljusets dödzon genom att ange lampparametrarna (ljusflöde, strålvinkel, installationshöjd), vattnets optiska egenskaper (absorptionskoefficient, spridningskoefficient) och de biologiska efterfrågetröskelvärdena (till exempel den optimala PAR för alger{{2} μ0m/50m ²/s). Med hjälp av denna teknik fann en räkfarm i Zhanjiang, Guangdong-provinsen att det finns ett område med svagt ljus med en diameter på 2 meter (PAR<30 μ mol/m ²/s) in the middle of the pool bottom under the old arrangement. The dead zone area was cut down to a diameter range of 0.5 meters after changing the space between the lights.
2. Bärbar spektrometer för testning i fält
Använd en handhållen spektrometer som Ocean Optics USB2000+ för att ta prov på vattenbruksdammen (med ett avstånd på 0,5 till 1 meter) och skriv ner PAR-nivåerna och spektralfördelningen på varje plats. Det är möjligt att skapa en korrelationsmodell mellan ljusintensitet och biologisk fördelning genom att titta på biologiska beteenden såsom fiskaggregation och algadhesion. I ett djup-vattenbruksexperiment med nätburar observerades det att när PAR<40 μ mol/m²/s, the aggregation density of young golden carp diminished by 70%, concurrently, the proportion of detrimental dinoflagellates, such as Tremella, escalated twofold.
3. Diagnos med hjälp av biomarkörer
Genom att titta på fysiologiska tecken på vattenlevande varelser, inklusive klorofyllfluorescensmåtten Fv/Fm och kortisolnivåerna i fiskserum, kan vi få en uppfattning om hur bra ljusmiljön är. Till exempel får steniga koraller normalt inte tillräckligt med ljus när deras Zooxanthellae-densitet är mindre än 1 × 10 ⁶ celler/cm ². Om kortisolkoncentrationen i blodet i fisk är mer än 20 ng/ml, kan det också orsaka stress på grund av den döda zonen med ljusexponering.
3, En komplett plan för att hantera den ljusa dödzonen
1. Design av ett skiktat belysningssystem
For deepwater aquaculture tanks, the illumination is arranged in layers, with "surface strong light+middle supplementary light+bottom weak light." In a 20-meter-deep aquaculture cabin, for instance, a 500W LED spotlight (PAR>300 μ mol/m²/s) placeras på ytan (0-5 meter), en 200W LED-strålkastare (PAR=100-200 μ mol/m²/s) placeras i mellanskiktet (5-15 meter), och ett 50W rött fyllningsljus (660nm, PAR=50-100 μs mol/m) placeras på μs mol/m (2 meter) ² meter). Denna plan kan få belysningen att bli mer än 80 % enhetlig i varje djupskikt.
2. Att arbeta tillsammans för att hantera flödesfältet och ljusfältet
Genom att integrera vattencirkulationssystemet kan du bli av med döda zoner som orsakas av exponering för ljus. En bottenpropeller skapar ett roterande vattenflöde (flödeshastighet på 0,2–0,5 m/s) i en cirkulär vattenbruksdamm för att jämnt sprida ut suspenderade partiklar och minska effekterna av lokal skuggning. Experimentet utfört av Dalian Ocean University visar att denna åtgärd kan minska fluktuationsintervallet för bottenljusintensiteten från ± 60 % till ± 20 %, vilket samtidigt förbättrar likformigheten hos löst syre med 15 %.
3. Länkar ihop intelligent skuggning och extra belysning
Ett system med justerbara mörkläggningsgardiner och LED-påfyllningslampor används för att sammanfoga djupvattenburar utomhus. När solljuset är starkare än 1000W/m² öppnar solskyddet automatiskt upp till 50 % transmittans för att förhindra att ljuset blir för starkt. När solljuset är svagare än 200W/m² eller vattnet är djupare än 10 meter, börjar LED-påfyllningsljuset uppfylla de grundläggande belysningsbehoven. Efter att tekniken tagits i bruk på en djup och havsbaserad vattenbruksplattform i Lianjiang, Fujian, minskades tillväxtcykeln för Pseudosciaena crocea med 15 % och foderkoefficienten minskades med 0,2.
4. Stöd från fallstudier och data från industrin
Farm för norsk lax: Genom att placera ett optiskt fiberljusledningssystem i botten av buren kan solljus nå djupvattenområdet. I kombination med LED-fyllningsljus förblir PAR-värdet på ett djup av 15 meter mellan 80 och 120 μ mol/m²/s. Detta ökar tillväxthastigheten för lax med 20 % och sänker deformitetsgraden till mindre än 3 %.
Räkuppfödningsbas i Jiangsu Rudong: Längs poolväggen finns LED-ljusremsor med fullt-spektrum (effekttäthet 8W/m²) arrangerade i en cirkel. Det finns även ett programmerat dimningsprogram som ger 100 % effekt från 6:00 till 18:00 på dagen och 30 % effekt från 6:00 till 6:00 på natten. Detta gör bottenljuslikformigheten 88%. Räkförädlingens täthet höjs till 500 räkor/m² och enhetsproduktionen är mer än 15 kg/m³.
Singapore Vertical Farm Aquarium: Genom att använda en kombination av fler-reflektorgrupper och justerbara LED-arrayer kunde en 30-meter hög vertikal vattenbrukskolonn uppnå en ljuslikformighet på 92 %. Koralltäckningsgraden gick från 65 % till 90 %, och det förekom inga algelutbrott orsakade av döda ljuszoner.