Aquicultura inteligente: economize água e mantenha temperatura constante
Dois tipos de módulos de I/O remotos são empregados neste cenário: o tM-P4C4 e o tM-DA1P1R1, conectados a sensores e atuadores de campo. Os módulos ZT-2550 e ZT-2551, baseados em comunicação sem fio ZigBee, enviam os dados de volta ao servidor, reduzindo significativamente o custo de cabeamento por permitir instalação flexível conforme as condições do local. O gateway Tiny Modbus tGW-715 permite a conversão robusta de Modbus TCP para Modbus RTU via Ethernet.
Aquicultura inteligente — Introdução
Segundo estatísticas da Taiwan Fisheries Agency, a produção aquícola em tanques de água doce em Taiwan alcançou 259.175 toneladas em 2018, com valor de produção de NT$31,7 bilhões e área de 33.594,27 hectares. Eventos climáticos extremos, como calor intenso, ondas de calor, chuvas intensas de curta duração e massas de ar frio vêm aumentando os riscos de produção na aquicultura.
Visando eficiência energética e redução de carbono, além de mitigar perdas industriais por desastres naturais, o governo incentiva o uso de múltiplas fontes de energia renovável (solar e eólica) e a adoção de tecnologias IoT para monitoramento remoto, aviso prévio e automação para tornar a aquicultura digitalizada e sustentável.
An ICP DAS: solução para aquicultura inteligente que economiza água e mantém temperatura
Neste cenário, a energia é gerada por painéis solares e turbinas eólicas; capturamos dados de temperatura e qualidade da água com diversos sensores. Além da aquisição de dados, aplicamos automação industrial nos tanques para analisar ganhos em eficiência energética, redução de água, alimentação automática e proteção contra frio.
Como os tanques ficam distantes da sala de controle, empregamos transmissão sem fio ZigBee, módulos I/O e conversores de comunicação para integrar os equipamentos.
Aquicultura inteligente — Aquisição de dados de geração e consumo de energia
Medidores de energia medem a geração dos painéis solares e turbinas eólicas e o consumo de dispositivos como alimentador automático e aquecedor de água. Os dados de geração e consumo de energia são transmitidos ao servidor central via módulos sem fio.
Os dispositivos ZigBee utilizados são o ZT-2551 (slave/router) e o ZT-2550 (host/coordinator). O ZT-2551 é ligado a um medidor elétrico via interface RS-485 (porta de comunicação que informa tensão, corrente e potência), enquanto o ZT-2550, situado na sala de controle, comunica-se sem fio com o ZT-2551. O servidor central lê e armazena tensão, corrente, potência e outras informações de geração/consumo na base de dados.
Aquicultura inteligente — Aquisição de informações da água e dados meteorológicos
Um sensor de qualidade da água no tanque coleta temperatura da água, luminância, potencial de oxirredução (ORP), oxigênio dissolvido (DO), condutividade elétrica (EC), pH e NH4. Um instrumento meteorológico registra pressão atmosférica, luminância, umidade, temperatura do ar, precipitação, direção do vento, rajadas e velocidade do vento. Todos esses dados são transmitidos via ZigBee ao centro de controle e armazenados no banco de dados.
Aquicultura inteligente — Configuração lógica do sistema e controle
Durante a coleta de dados, a lógica do sistema controla os dispositivos locais com base em regras pré-configuradas. Instalamos os módulos remotos tM-P4C4 e tM-DA1P1R1, conectando sinais de dispositivos de campo para operação remota a partir da sala de controle.
Exemplos de lógica implementada:
- Se a temperatura do ar ou da água cair abaixo de um nível configurado, o sistema liga automaticamente o aquecedor de água até que a temperatura atinja o patamar necessário à sobrevivência dos peixes.
- Se a temperatura da água estiver alta, uma válvula borboleta é aberta automaticamente e um soprador de ar é iniciado para resfriamento.
- O alimentador automático pode ser acionado por calendário pré-configurado ou com base no peso dos peixes; os operadores ajustam quantidade, intervalo e frequência de alimentação.
Alarmes e histórico — Aquicultura inteligente
Os operadores configuram limites superiores e inferiores para parâmetros como consumo de energia, temperatura da água, pH e DO. O sistema gera alarmes quando valores saem da faixa configurada e permite consultar dados históricos de alertas.
Exportação de dados para Excel
Operadores podem buscar dados por intervalo de datas e exportá-los em relatórios Excel para análise de gestão do tanque.
Navegação de dados em tempo real, local e remota
Utilizamos o software SCADA InduSoft para integrar todos os dispositivos, fornecendo dados em tempo real e gráficos de tendência acessíveis remotamente por páginas web.
Visualização e controle local no tanque
Instalamos a série HMI VPD-173 no local; os operadores podem verificar manualmente dados em tempo real de cada aquecedor, alimentador e válvula.
Benefícios do uso da solução ICP DAS para aquicultura inteligente
- A solução fornece monitoramento remoto, sistema de alerta precoce e edge computing, aumentando a capacidade de atuação contra riscos de produção e promovendo digitalização e sustentabilidade.
- O módulo de comunicação ZigBee converte RS-485 serial em sinal sem fio, reduzindo o tempo e custo de cabeamento entre a sala de controle e os tanques, acelerando a implantação do projeto.
Conclusão
Após a implementação do sistema inteligente no Fisheries Research Center, a eficiência da energia solar e eólica reduziu o custo elétrico de um usuário em aproximadamente NT$20.000 por ano, segundo análise dos dados coletados. O sistema também controla automaticamente a válvula de água com base nas informações de qualidade da água, evitando fluxo contínuo quando a qualidade está normal — economizando água e reduzindo extrações de água subterrânea.
Para prevenir danos por frio, o sistema controla automaticamente o aquecedor no inverno. Para otimizar água e energia, os dispositivos determinam se continuam aquecendo ou permitem o ingresso de água mais fria com base no aumento da temperatura da água.
A ICP DAS dispõe de experiência em soluções inteligentes para diferentes setores, com linhas de produto que cobrem desde a camada de aplicação até a camada de sensores, além de equipe de P&D e serviços para fornecer produtos fáceis de usar e soluções adequadas.
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Autor: LRI Automação / ICP DAS
