水產(chǎn)養(yǎng)殖和魚類養(yǎng)殖需要仔細監(jiān)測條件，以確保健康、可持續(xù)的生產(chǎn)。光譜學(xué)和氧傳感等技術(shù)是水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境有用的分析工具。
魚菜共生是指水產(chǎn)養(yǎng)殖與水耕栽培相結(jié)合，用于生產(chǎn)農(nóng)作物。在魚菜共生系統(tǒng)中，魚或其他水生生物和植物具有共生關(guān)系，需要仔細維護關(guān)鍵參數(shù)以保持系統(tǒng)平衡。如果不保持 pH、溶解氧、水溫和營養(yǎng)物濃度，不健康的魚類將會導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降。實時監(jiān)測這些標(biāo)準(zhǔn)，使魚菜共生養(yǎng)殖戶能對變化做出快速反應(yīng)，確保最佳成果。
在魚類養(yǎng)殖中，也監(jiān)控類似的環(huán)境參數(shù)，因為水質(zhì)和生長條件會影響魚類健康、收獲和可持續(xù)發(fā)展。由于體積小、便攜性強且易于集成，光學(xué)傳感設(shè)備非常適合此類應(yīng)用。
在臺式大小的魚菜共生系統(tǒng)中，我們測試了海洋光學(xué)的光譜儀、化學(xué)傳感器和配件的可行性，以監(jiān)測 pH 值、營養(yǎng)水平和照明條件。為了進一步模擬魚菜共生作業(yè)，我們使用 OceanView 光譜學(xué)軟件中的示意圖 – 生成、編輯和導(dǎo)出光譜過程流程圖的功能 – 創(chuàng)建系統(tǒng)儀表板，以實時監(jiān)控條件（圖 1）。
對于 pH 值測量，我們使用 STS 系列微光譜儀 （350-800 nm）、 鎢鹵素光源 和與 pH 指示劑貼片一起使用的透射式浸涂探頭。所述貼片包含基質(zhì)中的 pH 指示劑染料，所述 pH 指示劑染料響應(yīng)其環(huán)境中的分析物而改變顏色。光譜儀測量吸光度響應(yīng)。
使用 Flame-UV-VIS 光譜儀 （200-850nm）、 氘 – 鹵素光源 和透射浸涂探針測量營養(yǎng)濃度（在這種情況下為硝酸鹽）。硝酸鹽為植物提供肥料，有助于清除魚類廢料中氨的有害積聚，但需要保持在健康水平。類似的配置可融合到組件、子系統(tǒng)或交鑰匙系統(tǒng)級的大型魚菜共生系統(tǒng)過程中。
我們測量的另一個系統(tǒng)單元是照明。無論是戶外使用陽光，還是在溫室作業(yè)中使用高壓鈉燈或 LED，種植者都希望獲得照明光源的總光功率及其光譜對農(nóng)作物的影響。這些標(biāo)準(zhǔn)可以使用經(jīng)過海洋光學(xué)輻射校準(zhǔn)的光譜儀測量。
水產(chǎn)養(yǎng)殖是一項重大業(yè)務(wù)。根據(jù)國家海洋與大氣管理局（NOAA）的魚類研究，過去二十年來，水產(chǎn)養(yǎng)殖占全球供人類消費的所有海產(chǎn)品的50%，且以兩位數(shù)的速度增長。
保持水質(zhì)對于魚類養(yǎng)殖至關(guān)重要。這一努力包括實時監(jiān)測氧含量，經(jīng)常在不斷變化的條件下進行。光譜如何幫助簡化溶解氧（DO）測量 ， 使測量既經(jīng)濟又可擴展？
它有助于首先了解光纖化學(xué)傳感器。這些傳感器采用堅固耐用的指示材料和光電子器件，用于食品和農(nóng)業(yè)、海洋科學(xué)、生命科學(xué)和生物技術(shù)中的溶氧測量。與電化學(xué)傳感技術(shù)相比，光學(xué)氧傳感器可制成小的、可定制的外形尺寸，可進行非侵入式測量，并且不會消耗樣品。
使用海洋光學(xué) 光學(xué)氧傳感器 時，工作原理是在應(yīng)用于貼片的溶膠-凝膠基質(zhì)中捕捉氧敏感熒光團。指示材料響應(yīng)特定的分析物，光學(xué)特性發(fā)生改變，電子器件測量響應(yīng)。
海洋光學(xué)提供整套氧傳感系統(tǒng)，但我們專有的感應(yīng)材料也可以集成到第三方電子器件中。最近，我們與一家領(lǐng)先的魚類養(yǎng)殖技術(shù)供應(yīng)商合作，共同努力，提升其用于水產(chǎn)環(huán)境的溶氧傳感器系統(tǒng)的性能。水中的最佳溶氧濃度對于魚類的健康必不可少，并是整體水質(zhì)的良好指標(biāo)。我們的氧響應(yīng)熒光 傳感器貼片 可集成到客戶的傳感器中，實驗室研究著眼于在現(xiàn)場部署更穩(wěn)健的校準(zhǔn)協(xié)議，以最大程度減少現(xiàn)有方法的差異并提高結(jié)果。
水產(chǎn)養(yǎng)殖是一項復(fù)雜的業(yè)務(wù)，管理數(shù)據(jù)對于成功至關(guān)重要。那么，客戶使用光學(xué)傳感技術(shù)收集的所有數(shù)據(jù)會如何呢？答案是：使用復(fù)雜的算法將光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的答案。
對于沒有資源、愿望或?qū)I(yè)知識來解釋復(fù)雜光譜的客戶，穩(wěn)健的算法開發(fā)可以提供簡單的“是-否”答案、確定濃度或其他一些標(biāo)準(zhǔn)。
光學(xué)傳感技術(shù)與復(fù)雜但可實現(xiàn)的算法開發(fā)相結(jié)合，可以擴大水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)光學(xué)傳感的覆蓋范圍并可提升其影響。這些工具可用于提高產(chǎn)量、簡化生產(chǎn)和保持可持續(xù)性。