Vi skabte en vandkvalitetssensor i form af en lille flydende sensorkube

Akvakultur leverer i dag mere end halvdelen af ​​verdens fiskeproduktion og har over de seneste 10 år overskud

af verdens fiskeopdræt er steget med firegange og beløb sig til mere end 230 milliarder dollars om året. Men forurening fra industrielle aktiviteter siver ind i kommercielle damme og ødelægger millioner af dollars af fisk. For eksempel øger landbrugsgødning mængden af ​​næringsstoffer i vand, hvilket fører til algeopblomstring. Efterhånden som algerne nedbrydes, bruger den ilt, hvilket får fiskene til at blive kvalt.

Ved at overvåge vandkvaliteten kan fiskebøndervirker, når der opdages skadelige niveauer af forurening. De fleste kommercielle sensorer overvåger dog kun en ting ad gangen - niveauet af surhed eller ilt og hver indikator på individuelle enheder, som landmanden skal manuelt kontrollere. Multifunktionelle alternativer er voluminøse, dyre og kræver en erfaren operatør.

Trin til at oprette en flydende multidimensionelintegreret kredsløb: a) MD-IC er indkapslet med en biosikkerhedspolymer, b) med en asymmetrisk base for at lade den svømme, men for at forblive på den rigtige vej op og c) med en solcelle på toppen og vandføler i bunden.

Oprettelse af elektroniske enheder, der udførerflere opgaver på samme tid er en vanskelig opgave, og der er ofte et kompromis mellem kvalitet og mængde af funktioner. Elektroingeniør Mohammed Hussein og hans team har oprettet en lille, selvdrevet sensor, der overvåger mange vandkvalitetsegenskaber og overfører data via Bluetooth.

Forskere har bygget denne multisensoriskesystem ved hjælp af et multidimensionelt integreret kredsløb (MD-IC). Terningen er designet til svømning med sensorer for pH, temperatur, saltholdighed og ammoniak på nedsiden. Skallen vejes for at sikre dens sikkerhed, selv når den udsættes for fisk. Andre eksterne overflader inkluderer sensorer, der overvåger luftforurening, solceller til opladning af et batteri forseglet i en terning, og en antenne til transmission af data via Bluetooth til en mobiltelefon.

Integration af forskellige funktioner på énComputerchippen er kompleks og dyr. Men vi kombinerede flere stykker til en terning, så hvert ansigt tjente et andet formål. De tilsluttede chips fungerer derefter som én enhed. Vi ville skabe noget lille og let. Landmanden kan blot tabe enheden i vandet, og den vil rotere i den korrekte position. MD-IC-konceptet er unikt, fordi det åbner døren til individuelle enheds IoT-applikationer. Og vand er altid et spændende medie for elektronik.

Nazek El-Atab, en af ​​forfatterne til enheden.

At forhindre unødvendig fiskedød er detet vigtigt skridt hen imod fødevaresikkerhed. Saudi-Arabien investerer 3,5 milliarder dollars i akvakultur, så det i 2030 kan producere 600.000 tons skaldyr om året. Holdet håber, at deres sensorer vil støtte dette mål, men mener også, at små terninger kan have en stor fremtid uden for fiskeriet. For eksempel kan de sendes via rørledninger for at indsamle data om oliekvalitet. Forskere arbejder på at forbedre enhedens selvafkølende teknologi for at forhindre, at den overophedes, og det næste skridt er at teste den i marken.