Como garantir a uniformidade da iluminação em grandes tanques de aquicultura ou tanques de aquicultura em águas profundas? Como identificar e resolver zonas mortas na iluminação?

一, As principais partes do controle de uniformidade de iluminação
1. Otimizando o formato do layout de iluminação
A distância entre a iluminação e o corpo hídrico deve seguir a regra da “relação distância-altura”. Por exemplo, se você tiver um lago de aquicultura com 10-metros de profundidade e usar uma luz subaquática LED de 200W com um ângulo de feixe de 120 graus, será necessário manter a distância entre as luzes entre 3 e 5 metros para garantir que a taxa de sobreposição dos pontos de luz vizinhos seja de pelo menos 30%. Uma fábrica de criação de camarão em Qingdao utilizou um software de modelagem 3D para mostrar como a luz se espalharia. Os pesquisadores descobriram que quando as luzes eram empilhadas em um design escalonado de “pilha de flores de ameixa”, a uniformidade da luz inferior poderia ser aumentada para mais de 85%, o que é 22% maior do que a configuração típica da matriz.
2. Compensação para atenuação de luz e controle dinâmico
Diferentes comprimentos de onda de luz são absorvidos de maneira diferente pelos corpos d’água. Por exemplo, a luz vermelha é absorvida 0,3/m em água doce, enquanto a luz azul é absorvida 0,1/m. Para compensar isso, LEDs multiespectrais precisam ser usados. A plataforma de aquicultura em-mar profundo Hainan Lingshui tem um sistema de dimerização inteligente que altera automaticamente a proporção de potência da luz vermelha (660 nm) e da luz azul (450 nm) com base em dados-em tempo real sobre turbidez da água (valor NTU), concentração de clorofila (μ g/L) e profundidade. Por exemplo, quando a turbidez ultrapassa 15NTU, o sistema aumenta a potência de saída da luz vermelha em 40% para compensar as perdas de dispersão e manter o valor de PUR em águas profundas consistente dentro da faixa que os organismos necessitam.
3. Trabalhar em conjunto para projetar fronteiras refletivas
A quantidade de luz utilizada é diretamente afetada pelo grau de reflexão da parede interna do tanque de aquicultura. De acordo com um estudo da Shanghai Ocean University, lagos de aquicultura com lados brancos de polietileno de alta densidade (PEAD) podem refletir até 85% da luz, o que é 60% mais do que lagos de concreto. Eles também podem tornar a luz inferior 1,8 vezes mais brilhante. Além disso, colocar placas espelhadas de aço inoxidável (com refletividade de 92%) no fundo da piscina pode eliminar ainda mais pontos cegos de luz. Após a implementação desta abordagem, a consistência da luz de fundo numa base de criação de garoupa em Sanya aumentou de 62% para 91%, e a actividade alimentar da população de peixes melhorou bastante.
2, Maneiras de encontrar e contar zonas mortas quando há luz
1. Tecnologia para modelagem de iluminação 3D
Usando software como LumenRT ou Dialux para criar um modelo gêmeo digital do lago de aquicultura, você pode encontrar a zona morta de luz inserindo os parâmetros da lâmpada (fluxo luminoso, ângulo do feixe, altura de instalação), as propriedades ópticas da água (coeficiente de absorção, coeficiente de dispersão) e os limites de demanda biológica (por exemplo, o PAR ideal para algas é 50-200 μ mol/m²/s). Usando esta técnica, uma fazenda de camarão em Zhanjiang, província de Guangdong, descobriu que existe uma área de pouca luz com um diâmetro de 2 metros (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. Espectrômetro portátil para testes em campo
Use um espectrômetro portátil como o Ocean Optics USB2000+ para amostrar em grade o lago de aquicultura (com um espaçamento de 0,5 a 1 metro) e anote os níveis de PAR e a distribuição espectral em cada ponto. É possível criar um modelo de correlação entre a intensidade da luz e a distribuição biológica observando comportamentos biológicos, como agregação de peixes e adesão de algas. Em um experimento de aquicultura em gaiolas de rede em-águas profundas, observou-se que quando o 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. Diagnóstico com ajuda de biomarcadores
Observando os sinais fisiológicos das criaturas aquáticas, incluindo as métricas de fluorescência da clorofila Fv/Fm e os níveis de cortisol no soro dos peixes, podemos ter uma ideia de quão boa é a luz do ambiente. Por exemplo, os corais duros normalmente não recebem luz suficiente quando a sua densidade de zooxantelas é inferior a 1 × 10 ⁶ células/cm². Além disso, se a concentração de cortisol no sangue nos peixes for superior a 20ng/mL, pode causar estresse devido à zona morta de exposição à luz.
3, Um plano completo para gerenciar a zona morta clara
1. Projeto de um sistema de iluminação em camadas
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) é colocado na superfície (0-5 metros), um holofote LED de 200W (PAR=100-200 μ mol/m²/s) é colocado na camada intermediária (5-15 metros), e uma luz de preenchimento vermelha de 50W (660nm, PAR=50-100 μ mol/m²/s) é colocada na camada inferior (15-20 metros). Este plano pode fazer com que a iluminação seja mais de 80% uniforme em cada camada de profundidade.
2. Trabalhando juntos para gerenciar o campo de fluxo e o campo de luz
Ao integrar o sistema de circulação de água, você pode eliminar zonas mortas causadas pela exposição à luz. Um propulsor de fundo cria um fluxo de água rotativo (taxa de fluxo de 0,2–0,5 m/s) em um lago de aquicultura circular para espalhar igualmente as partículas suspensas e diminuir os efeitos do sombreamento local. O experimento realizado pela Dalian Ocean University demonstra que esta medida pode diminuir a faixa de flutuação da intensidade da luz inferior de ± 60% para ± 20%, aumentando simultaneamente a uniformidade do oxigênio dissolvido em 15%.
3. Vinculando sombreamento inteligente e iluminação extra
Um sistema de cortinas blackout ajustáveis ​​e luzes de preenchimento LED é usado para unir gaiolas externas em águas profundas. Quando a luz solar é mais forte que 1000W/m², o guarda-sol abrirá automaticamente até 50% de transmitância para evitar que a luz seja muito forte. Quando a luz solar é inferior a 200W/m² ou a profundidade da água é superior a 10 metros, a luz de preenchimento LED começará a atender às necessidades básicas de iluminação. Depois que a técnica foi colocada em uso em uma plataforma de aquicultura profunda e offshore em Lianjiang, Fujian, o ciclo de crescimento da Pseudosciaena crocea foi reduzido em 15% e o coeficiente de alimentação foi reduzido em 0,2.
4. Apoio de estudos de caso e dados da indústria
Fazenda de salmão norueguês: Ao colocar um sistema de guia de luz de fibra óptica no fundo da gaiola, a luz solar pode atingir a área de águas profundas. Quando combinado com luzes de preenchimento LED, o valor PAR a uma profundidade de 15 metros fica entre 80 e 120 μ mol/m²/s. Isto aumenta a taxa de crescimento do salmão em 20% e reduz a taxa de deformidade para menos de 3%.
Base de criação de camarão em Jiangsu Rudong: Ao longo da parede da piscina, há faixas de luz LED de espectro completo (densidade de potência 8 W/m²) dispostas em círculo. Existe também um programa de regulação de intensidade programada que dá 100% da potência das 6h00 às 18h00 durante o dia e 30% da potência das 6h00 às 6h00 à noite. Isso faz com que a uniformidade da luz inferior seja de 88%. A densidade de criação de camarões é elevada para 500 camarões/m², e a produção unitária é superior a 15 kg/m³.
Aquário agrícola vertical de Cingapura: usando uma combinação de grupos refletores multi-camadas e matrizes de LED de foco ajustável, uma coluna de aquicultura vertical de 30- metros de altura conseguiu atingir uma uniformidade de luz de 92%. A taxa de cobertura de corais passou de 65% para 90%, e não houve surtos de algas causados ​​por zonas mortas de luz.