監控系統如何控制水質與節能

飼料費及電費為水產養殖最主要的成本支出，約佔總成本75%。

 

本文提出使用滾輪式節能水車與依水中溶氧值（DO）大小來控制水車運轉，改變養殖業者以經驗決定是否運轉水車之操作模式，及經由偵測氧化還原電位（ORP），作為水質污染或惡化的先期指標，依 ORP 值來控制飼料用量之水質管理技術。

 

另一方面，控制系統也將水溫、大氣壓力、光照度等參數加入控制邏輯中，使控制系統更能符合管控水質與氣候變化之養殖實務上之需求，達成（1）以自動化控制系統，節省養殖所需人力，解決人力不足問題，（2）利用節能水車技術，降低對魚塭水車用電量，及（3）有效管控飼料用量，減少飼料成本，並降低氨（NH3）與亞硝酸根離子（NO‾2）產生量，形成優質的養殖環境，提高養殖水產品品質，提升競爭力。

魚塭水質指標

1.  溶氧值(DO)生存於水中之動植物需要靠呼吸水中溶氧才能存活，水中溶氧值為評估魚塭水質好壞的重要指標之一，溶氧值隨水溫的高低，有不同的飽和值，夏季水溫高，飽和值低。水中雜質愈少，越容易達到飽和。當溶氧不足時，需依靠水車打水，將氧氣帶入水中，溶氧值一般以維持 5ppm 至飽和值的 75%間即可；當水中溶氧到達飽和時，如持續運轉水車，溶氧增加量有限，造成電力無謂的消耗，故開發能控制維持溶氧於適合的區間值之控制器，可以節省電費。

2.氧化還示電位（ORP）魚塭中有機物主要來源為底土內既存、輸入池水時帶入及投餵飼料未被魚食用，而沉入池底沉澱分解後形成，另外，魚的排泄物及浮游生物、藻類與飼養物死亡的屍體分解，也是有機物的主要來源。有機質經微生物分解,產生有毒的氨（NH3）
及亞硝酸根離子（NO‾2），有機質中之蛋白質含硫，經魚蝦及微生物之代謝作用產生硫化物，硫化物經底泥厭氧菌分解，產生硫化氫（H2S）與甲烷（CH4），使 ORP 值變低，故以 ORP 值當作水質惡化的先期指標，預先減少飼料供應量，來減緩水質持續惡化，進而改善之。本文介紹以氧化還原電位（ORP）為控制參數，達優質化水質管理，降低飼料用量與養殖成本目標。

監控系統

隨水質持續惡化，ORP 值隨之降低，解決方法可逐步降低飼料供應量，減緩水質惡化速度，依實驗結果，設定 ORP 值位於 160～200mv 間，供應 80%飼料量，100～160mv 時則降為 70%，低於 50mv 停止供給飼料。

夏季溫度高，溶氧飽和值低，加上光合作用效應，因此相較於冬季，夏季可縮短水車運轉時間。一般氣溫會高出水溫 3～7℃，我們以臺灣冬季氣候平均水溫度約 16℃，此時溶氧飽和值為 9.87ppm，因此 75%為 7.4ppm；春夏季平均水溫度
約 30℃，飽和值為 7.56ppm，由於水體適合魚類生存溶氧值下限約為 5ppm，故將控制器之 DO 的可控制區間設為 5～7ppm 。控制器也將氣候變化因素（如氣壓、光照度等）列入偵測範圍，來控制水車的運轉及飼料供應量，完成整合後，可以
更準確的監控水池的水質狀況與進行水質的管理，建立優質化魚塭管理環境。

 

資料來源：魚塭水質與節能水車監控系統（上）溫昀哲（成功大學先進動力系統研究中心  研究員）