Hoe kan de uniformiteit van de verlichting in grote aquacultuurvijvers of diepwateraquacultuurtanks worden gegarandeerd? Hoe dode zones in verlichting identificeren en oplossen?

一, De belangrijkste onderdelen van de verlichtingsuniformiteitscontrole
1. Optimaliseren van de vorm van de verlichtingsindeling
De afstand tussen de verlichting en het waterlichaam moet de regel "afstand tot hoogte" volgen. Als u bijvoorbeeld een aquacultuurvijver van 10-meter diep heeft en een LED-onderwaterlamp van 200 W gebruikt met een stralingshoek van 120 graden, moet u de afstand tussen de lampen tussen 3 en 5 meter houden om ervoor te zorgen dat de overlapping van aangrenzende lichtvlekken minimaal 30% is. Een garnalenkwekerij in Qingdao gebruikte 3D-modelleringssoftware om te laten zien hoe licht zich zou verspreiden. Onderzoekers ontdekten dat wanneer de lampen werden gestapeld in een verspringend ‘pruimenbloesemstapel’-ontwerp, de uniformiteit van het onderste licht kon worden verbeterd tot meer dan 85%, wat 22% hoger is dan de typische matrixconfiguratie.
2. Compensatie voor lichtdemping en dynamische controle
Verschillende golflengten van licht worden verschillend geabsorbeerd door waterlichamen. In zoet water wordt rood licht bijvoorbeeld 0,3/m geabsorbeerd, terwijl blauw licht 0,1/m wordt geabsorbeerd. Om dit te compenseren moeten multispectrale LED's worden gebruikt. Het diepzee-aquacultuurplatform Hainan Lingshui heeft- een intelligent dimsysteem dat automatisch de vermogensverhouding van rood licht (660 nm) en blauw licht (450 nm) verandert op basis van realtime gegevens over de troebelheid van het water (NTU-waarde), de chlorofylconcentratie (μg/l) en de diepte. Wanneer de troebelheid bijvoorbeeld boven de 15NTU komt, verhoogt het systeem het uitgangsvermogen van het rode licht met 40% om verstrooiingsverliezen te compenseren en de PUR-waarde in diep water consistent te houden binnen het bereik dat organismen nodig hebben.
3. Samen werken aan het ontwerpen van reflecterende randen
De hoeveelheid licht die wordt gebruikt, wordt direct beïnvloed door hoe reflecterend de binnenwand van de aquacultuurvijver is. Volgens een onderzoek van de Shanghai Ocean University kunnen aquacultuurvijvers met witte zijkanten van polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) tot 85% van het licht reflecteren, wat 60% meer is dan betonnen vijvers. Ze kunnen het onderste licht ook 1,8 keer helderder maken. Bovendien kan het plaatsen van roestvrijstalen spiegelplaten (met een reflectievermogen van 92%) op de bodem van het zwembad nog meer lichtblinde plekken wegnemen. Na het implementeren van deze aanpak steeg de consistentie van het bodemlicht in een kweekbasis voor tandbaarzen in Sanya van 62% naar 91%, en verbeterde de voedingsactiviteit van de vispopulatie aanzienlijk.
2, Manieren om dode zones te vinden en te tellen als er licht is
1. Technologie voor het modelleren van 3D-verlichting
Door software als LumenRT of Dialux te gebruiken om een ​​digitaal tweelingmodel van de aquacultuurvijver te maken, kunt u de dode lichtzone vinden door de lampparameters (lichtstroom, stralingshoek, installatiehoogte), de optische eigenschappen van het water (absorptiecoëfficiënt, verstrooiingscoëfficiënt) en de biologische vraagdrempels in te voeren (de optimale PAR voor algen is bijvoorbeeld 50-200 μ mol/m²/s). Met behulp van deze techniek ontdekte een garnalenkwekerij in Zhanjiang, in de provincie Guangdong, dat er een gebied met weinig licht is met een diameter van 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. Draagbare spectrometer voor testen in het veld
Gebruik een draagbare spectrometer zoals de Ocean Optics USB2000+ om monsters te nemen van de aquacultuurvijver (met een afstand van 0,5 tot 1 meter) en noteer de PAR-niveaus en de spectrale verdeling op elke plek. Het is mogelijk om een ​​correlatiemodel te creëren tussen lichtintensiteit en biologische verspreiding door te kijken naar biologisch gedrag zoals de aggregatie van vissen en de adhesie van algen. In een aquacultuurexperiment met kooien in diep-water werd waargenomen dat wanneer 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. Diagnose met behulp van biomarkers
Door te kijken naar de fysiologische kenmerken van waterdieren, waaronder de chlorofylfluorescentiemetingen Fv/Fm en de cortisolspiegels in vissenserum, kunnen we een idee krijgen van hoe goed de lichtomgeving is. Steenkoralen krijgen bijvoorbeeld normaal gesproken niet genoeg licht als hun Zooxanthellae-dichtheid minder is dan 1 × 10 ⁶ cellen/cm ². Als de cortisolconcentratie in het bloed bij vissen hoger is dan 20 ng/ml, kan dit ook stress veroorzaken vanwege de dode zone van blootstelling aan licht.
3, Een compleet plan voor het beheer van de lichte dode zone
1. Ontwerp van een gelaagd verlichtingssysteem
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) wordt op het oppervlak geplaatst (0-5 meter), een 200W LED-schijnwerper (PAR=100-200 μ mol/m²/s) wordt in de middelste laag geplaatst (5-15 meter), en een 50W rood invullicht (660 nm, PAR=50-100 μ mol/m²/s) wordt op de onderste laag geplaatst (15-20 meter). Met dit plan kan de verlichting per dieptelaag voor meer dan 80% uniform zijn.
2. Samenwerken om het stromingsveld en het lichtveld te beheren
Door het watercirculatiesysteem te integreren, kunt u dode zones verwijderen die worden veroorzaakt door blootstelling aan licht. Een bodemschroef creëert een roterende waterstroom (stroomsnelheid van 0,2–0,5 m/s) in een cirkelvormige aquacultuurvijver om zwevende deeltjes gelijkmatig te verspreiden en de effecten van lokale schaduw te verminderen. Het experiment uitgevoerd door de Dalian Ocean University toont aan dat deze maatregel het fluctuatiebereik van de bodemlichtintensiteit kan verminderen van ± 60% naar ± 20%, en tegelijkertijd de uniformiteit van opgeloste zuurstof met 15% kan verbeteren.
3. Intelligente zonwering en extra verlichting koppelen
Een systeem van verstelbare verduisteringsgordijnen en LED-vullichten wordt gebruikt om diepwaterkooien buiten met elkaar te verbinden. Wanneer het zonlicht sterker is dan 1000W/m², gaat het zonnescherm automatisch open tot een doorlaatbaarheid van 50% om te voorkomen dat het licht te sterk wordt. Wanneer het zonlicht zwakker is dan 200W/m² of het water dieper is dan 10 meter, zal het LED-vullicht aan de basisverlichtingsbehoeften gaan voldoen. Nadat de techniek in gebruik was genomen op een diep en offshore aquacultuurplatform in Lianjiang, Fujian, werd de groeicyclus van Pseudosciaena crocea met 15% verkort en de voedingscoëfficiënt met 0,2 verlaagd.
4. Ondersteuning door casestudies en gegevens uit de sector
Boerderij voor Noorse zalm: Door een lichtgeleidingssysteem van optische vezels op de bodem van de kooi te plaatsen, kan zonlicht het diepe watergebied bereiken. In combinatie met LED-invullampen blijft de PAR-waarde op een diepte van 15 meter tussen de 80 en 120 μmol/m²/s. Dit verhoogt de groeisnelheid van zalm met 20% en verlaagt de misvormingssnelheid tot minder dan 3%.
Garnalenkweekbasis in Jiangsu Rudong: Langs de zwembadmuur bevinden zich in een cirkel gerangschikte LED-lichtstrips met een volledig- spectrum (vermogensdichtheid 8 W/m²). Er is ook een geprogrammeerd dimprogramma dat overdag 100% vermogen geeft van 6.00 uur tot 18.00 uur en 30% vermogen van 6.00 uur tot 6.00 uur 's nachts. Hierdoor bedraagt ​​de lichtuniformiteit aan de onderkant 88%. De kweekdichtheid van garnalen wordt verhoogd naar 500 garnalen/m² en de eenheidsproductie bedraagt ​​meer dan 15 kg/m³.
Singapore Vertical Farm Aquarium: Door een combinatie van meer-laagreflectorgroepen en LED-arrays met instelbare focus te gebruiken, kon een 30-meter hoge verticale aquacultuurkolom een ​​lichtuniformiteit van 92% bereiken. De koraaldekkingsgraad ging van 65% naar 90% en er waren geen algenuitbraken veroorzaakt door dode lichtzones.