Kỹ thuật số hóa đang cải tiến nghiên cứu nuôi trồng thủy sản như thế nào?

Chúng ta cần hiểu rõ quá khứ, chuyên tâm vào hiện tại và có thể dự đoán trước được tương lai. Để đạt được điều này trong nuôi trồng thủy sản thì điều cơ bản là chúng tôi phải số hóa cả công việc nghiên cứu và ngành công nghiệp.

Tiến sĩ Synnove Helland và Kevin Stiller tại Trạm Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản Bền vững của Nofima ở Sunndalsora

Tôi là quản lý của Trạm Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản Bền vững của Nofima và kỹ thuật số hóa là một phần quan trọng trong công việc hàng ngày của tôi. Hãy để tôi giải thích.

Chất lượng của các cuộc thử nghiệm nuôi trồng thủy sản về cơ bản có liên quan đến những kết quả nghiên cứu khoa học. Không quan trọng việc chúng tôi thực hiện các phân tích tuyệt vời này như thế nào trên tài liệu thu thập được, mà chính chất lượng của cuộc thử nghiệm mới là yếu tố quan trọng đối với tất cả các kết quả sau này. Kỹ thuật số hóa làm tăng chất lượng của các cuộc thử nghiệm.

Kỹ thuật số hóa là sử dụng công nghệ để đổi mới, đơn giản hóa và cải tiến. Đó là việc cung cấp các dịch vụ mới và tốt hơn, đó là những dịch vụ mà dễ sử dụng, có hiệu quả và đáng tin cậy. Kỹ thuật số hóa cải thiện hoạt động của các trạm thí nghiệm bằng cách giảm và ngăn chặn sự không phù hợp (ở đây có nghĩa là sai lệch so với các đặc điểm kỹ thuật, tiêu chuẩn hoặc kỳ vọng) và tiếng ồn có thể xảy ra trong quá trình thử nghiệm.

Phép đo kỹ thuật số các yếu tố môi trường trong phạm vi rộng

Mọi người thường nghĩ đến Dữ liệu lớn khi họ nghe về số hóa. Tôi sẽ quay lại điều đó. Đầu tiên, tôi muốn giải thích cách chúng tôi sử dụng kỹ thuật số hóa trong nghiên cứu của mình như thế nào để có được chuỗi đo lường chính xác. Liên quan đến các thí nghiệm có sự tham gia của cá, điều quan trọng là phải tránh các biến đổi gây ra bởi tiếng ồn từ chính cuộc thử nghiệm, trong khi đó người ta muốn thu được sự biến đổi sinh học chính xác trong một yếu tố/ nhiều tố yếu tố được nghiên cứu và những tương tác của chúng. Những biến đổi và những sự kiện không lường trước được có thể xảy ra trong quá trình sản xuất sinh học và trong các cuộc thử nghiệm sinh học. Bằng cách sử dụng kỹ thuật số hóa tại trạm nghiên cứu của Nofima, chúng tôi đã làm việc có chiến lược để giảm số lượng và mức độ nghiêm trọng của bất kỳ sự kiện không thể dự đoán trước nào như vậy, giảm các biến đổi trong các thử nghiệm của chúng tôi và thiết lập phép đo kỹ thuật số các yếu tố môi trường quan trọng.

Hoạt động an toàn hơn

Cũng giống như nhiều trạm nghiên cứu khác, chúng tôi đã phát triển qua nhiều thập kỷ và mỗi một kỷ nguyên đều có trình độ công nghệ riêng của nó. Do đó, chúng tôi sở hữu một hệ thống báo động và giám sát chắp vá. Hiện chúng tôi đã đầu tư một hệ thống giám sát và báo động mới chung cho toàn bộ trạm nghiên cứu nơi mà tất cả các bể thử nghiệm có thể được tiếp cận từ bất kỳ phòng điều khiển nào đặt tại trạm nghiên cứu. Ngoài ra, chúng tôi có một thỏa thuận liên quan đến quyền tiếp cận trong 24 giờ với nhà cung cấp của các hệ thống kiểm soát này, thỏa thuận này đã chứng minh tính hữu dụng của nó trong một vài trường hợp.

Hệ thống điều khiển này đưa ra cho chúng ta một vài mức cảnh báo khác nhau. Nhiều điểm báo động có thể đưa ra cả cảnh báo sớm và cảnh báo nghiêm trọng. Nhờ đó, chúng tôi có thể thực hiện những thay đổi cần thiết trước khi nhận được cảnh báo nghiêm trọng có thể dẫn đến thử nghiệm không phù hợp.

Cơ sở nghiên cứu có một số đường ống lớn nhỏ vận chuyển nước ngọt, nước biển và nước tuần hoàn RAS. Một số đồng hồ đo lưu lượng kỹ thuật số đã được lắp đặt trên các đường ống này và được kết nối với các điểm báo động. Cơ sở cũng được thiết kế với một hệ thống dự phòng gần như 100%. Điều này có nghĩa là nếu xảy ra sự cố có liên quan đến cơ sở hạ tầng quan trọng như đường ống, hệ thống điện lực và máy bơm thì chúng tôi có thể chuyển sang hệ thống song song khác. Do đó, những sự cố có khả năng xãy ra gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống được giảm thiểu đáng kể.

Các thử nghiệm có liên quan đến cá được thực hiện trong một số bể giống hệt nhau. Điều này là do sẽ luôn có một số mức độ biến đổi khác nhau giữa mỗi bể riêng lẻ. Quy mô của sự biến đổi đó ảnh hưởng đến số lượng đơn vị thử nghiệm phải được sử dụng trong thử nghiệm. Do đó, điều quan trọng là phải có càng ít sự biến đổi giữa các bể thử nghiệm càng tốt. Nước đi vào một bộ phận đến từ một bể chứa. Do đó, mức độ biến đổi của nước đầu vào sẽ chỉ là biến đổi nhỏ. Lượng nước được cung cấp cho mỗi bể thử nghiệm riêng lẻ ảnh hưởng đến môi trường trong bể, chẳng hạn như lượng oxy và cơ chế tự làm sạch của bể. Vì vậy, chúng tôi đã lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng trên các bể thử nghiệm. Hoạt động này mang lại sự ổn định cho dòng nước được cung cấp (không chỉ vào lúc bắt đầu mà là trong suốt quá trình thử nghiệm) mà không làm ảnh hưởng đến cá. Trước đây, tất cả các bể đều được tiêu chuẩn hóa bằng cách sử dụng các phép đo thể tích/ thời gian khi bắt đầu thử nghiệm. Công việc này đòi hỏi nhiều về mặt thể chất và tốn thời gian (mất đến một ngày làm việc). Tuy nhiên, giờ đây, việc chuẩn hóa một thử nghiệm có thể được hoàn thành trong khoảng hai mươi phút và có thể theo dõi quy trình trong xuyên suốt thời gian thực hiện thử nghiệm.

Trạm nghiên cứu cũng có các cảm biến trực tuyến đo nồng độ oxy ở tất cả các điểm quan trọng trong tất cả các bể thử nghiệm, tất cả đều được kết nối với hệ thống báo động. Các cảm biến liên tục được phát triển tốt hơn để đo các chỉ số khác nhau và chúng đang được sử dụng tại trạm nghiên cứu. Công nghệ mới này bao gồm các phép đo trực tuyến độ pH, hàm lượng CO2, độ dẫn điện và cường độ ánh sáng. Dựa trên kinh nghiệm, việc đưa ra mỗi một loại cảm biến mới sẽ đòi hỏi một lượng công việc nhất định trong việc thiết lập các tiêu chuẩn giám sát, bảo trì và hiệu chuẩn. Tập huấn nội bộ về vận hành và kỹ thuật viên nghiên cứu được dành nhiều thời gian để tránh các báo động do lỗi cảm biến xảy ra sau nhiều giờ làm việc bình thường.

Dữ liệu lớn và hệ quả

Hệ quả có thể được thiết lập bằng cách thu thập dữ liệu kỹ thuật số và sử dụng các chương trình máy tính tiên tiến. Đây thường là điều mà hầu hết mọi người nghĩ đến khi chúng ta nói về số hóa ngành nuôi trồng thủy sản hay việc sử dụng cái gọi là Dữ liệu lớn. Phân tích Dữ liệu lớn đã được một số nhà sản xuất và nhà nghiên cứu sử dụng. Người ta có thể biên dịch dữ liệu từ một số tập dữ liệu khác nhau được tạo ra từ cùng một thử nghiệm rồi sau đó phân tích chúng. Hơn nữa, người ta có thể thu thập các tập dữ liệu từ các cuộc thử nghiệm thực nghiệm khác nhau và phân tích chúng chung với nhau. Bằng cách này, kiến thức mới và những giả thuyết mới có thể được tạo ra.

Trạm nghiên cứu hiện đã áp dụng FindIT (đây là một loại phần mềm được phát triển thông qua một dự án do Liên Minh Châu Âu EU tài trợ) nhằm thu thập và cấu trúc dữ liệu từ sản xuất nuôi trồng thủy sản. Chúng tôi cũng sử dụng phần mềm DataMaestro để đo điểm chuẩn và phân tích dữ liệu/ khai thác dữ liệu. Các loại phần mềm này có sẵn trên thị trường. Đồng thời, có một số loại phần mềm và dịch vụ khác đã được tung ra thị trường hoặc sắp được tung ra thị trường. Chúng tôi sử dụng hai loại phần mềm này để cải thiện chất lượng sản xuất của cá thử nghiệm và chúng tôi cũng sẽ sử dụng chúng để ghi lại dữ liệu thử nghiệm.

Đây là tất cả các ví dụ về kỹ thuật số hóa trong nuôi trồng thủy sản mà đảm bảo các thử nghiệm thực nghiệm đạt chất lượng cao tại Trạm Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản Bền vững của Nofima. Chúng tôi sử dụng các phép đo kỹ thuật số để tránh sự không phù hợp, chúng tôi dẫn chứng bằng tài liệu những gì đã thực sự xảy ra trong các cuộc thử nghiệm suốt cả ngày và chúng tôi thu thập dữ liệu tổng hợp để phân tích thêm. Mục tiêu của chúng tôi là số hóa trạm nghiên cứu giúp nâng cao chất lượng nghiên cứu và là một thứ có giá trị đối với các nhà khoa học của Nofima và những đối tác của chúng tôi trong giới học thuật và trong ngành công nghiệp.

Nhân viên thành thạo

Kỹ thuật số hóa đặt ra yêu cầu đối với cả người quản lý và nhân viên. Phát triển kỹ năng là phát triển kiến thức, kỹ năng, khả năng và thái độ mà nhân viên cần có để đáp ứng yêu cầu của chính họ và yêu cầu của nơi làm việc hơn nữa. Chúng tôi đã tăng cường khả năng đồng quyết định và quyền tự chủ trong công việc, đồng thời phát triển năng lực kỹ thuật số tăng lên. Điều này đã thúc đẩy cả Nofima và nhân viên của họ.

Thông tin thêm

Cơ sở nghiên cứu trên đất liền của Nofima có thể hoạt động với nước ngọt, nước biển và nước tuần hoàn để tiến hành các cuộc thử nghiệm sinh học và công nghệ sinh học trong toàn bộ chuỗi giá trị nuôi trồng thủy sản. Trạm nghiên cứu nằm ở miền trung Na Uy, tại trung tâm của sản xuất cá hồi của Na Uy. Trạm nghiên cứu có các cơ sở nghiên cứu về dinh dưỡng, thức ăn chế biến theo công thức, sinh lý học, sinh sản, tuần hoàn, chụp X quang và nghiên cứu chuyển hóa (trao đổi chất). Trạm cũng có phòng thí nghiệm riêng để phân tích nước, thức ăn và cá.

Hiện tại, hoạt động nghiên cứu được thực hiện tại sáu hội trường với tổng diện tích mặt sàn là 6,500 m2. Trung tâm có hơn 1,000 bể thử nghiệm và 600 đơn vị sản xuất giống. Các lĩnh vực nghiên cứu chính tại trạm tập trung vào cá hồi, nhưng nó cũng được cấp phép để nghiên cứu cá hồi vân, cá bơn Thái Bình Dương, cá tuyết, cá bàng chài và cá vây tròn. Nhiệt độ nước được kiểm soát bằng máy bơm nhiệt, bộ trao đổi nhiệt, bộ làm mát và hệ thống sưởi khu vực. Trung tâm Nuôi trồng Thủy sản Tuần hoàn (NCRA) của Nofima cũng nằm ở cùng một trạm. Trung tâm được xây dựng vào năm 2010 và được trang bị để thử nghiệm công nghệ và nghiên cứu cá nuôi trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS). Nofima là một thành viên tham gia trong dự án AquaExcel 3.0 (một dự án cơ sở hạ tầng nghiên cứu Horizon 2020) và trạm nghiên cứu là một phần của mạng lưới chung này.