Stworzyliśmy czujnik jakości wody w postaci małej pływającej kostki czujnikowej

Akwakultura dostarcza obecnie ponad połowę światowej produkcji ryb i w ciągu ostatnich 10 lat przynosi zyski

światowej hodowli ryb wzrosła o czteryrazy i wyniósł ponad 230 miliardów dolarów rocznie. Jednakże zanieczyszczenia pochodzące z działalności przemysłowej przedostają się do stawów komercyjnych i niszczą ryby warte miliony dolarów. Na przykład nawozy rolnicze zwiększają ilość składników odżywczych w wodzie, co prowadzi do zakwitu glonów. Rozkładające się glony zużywają tlen, co powoduje uduszenie się ryb.

Monitorując jakość wody, hodowcy ryb mogądziałają po wykryciu szkodliwych poziomów zanieczyszczenia. Jednak większość komercyjnych czujników monitoruje tylko jedną rzecz na raz - poziom kwasowości lub tlenu oraz każdy wskaźnik na poszczególnych urządzeniach, który rolnik musi ręcznie sprawdzić. Wielofunkcyjne alternatywy są nieporęczne, drogie i wymagają doświadczonego operatora.

Kroki tworzenia pływającego wielowymiarowegoukład scalony: a) MD-IC jest obudowany polimerem bezpieczeństwa biologicznego, b) z asymetryczną podstawą, aby umożliwić mu pływanie, ale pozostać na właściwej ścieżce do góry ic) z ogniwem słonecznym na górze i czujnikami wody na dole.

Tworzenie działających urządzeń elektronicznychkilka zadań jednocześnie, jest trudnym zadaniem i często istnieje kompromis między jakością a ilością funkcji. Inżynier elektryk Mohammed Hussein i jego zespół stworzyli mały samozasilający czujnik, który monitoruje wiele cech jakości wody i przesyła dane przez Bluetooth.

Naukowcy zbudowali ten multisensorycznysystem wykorzystujący wielowymiarowy układ scalony (MD-IC). Kostka jest przeznaczona do pływania z czujnikami pH, temperatury, zasolenia i amoniaku na minus. Skorupa jest ważona, aby zapewnić jej bezpieczeństwo nawet po wystawieniu na działanie ryb. Inne zewnętrzne powierzchnie to czujniki monitorujące zanieczyszczenie powietrza, ogniwa słoneczne do ładowania baterii hermetycznie zamkniętej w sześcianie oraz antena do przesyłania danych przez Bluetooth do telefonu komórkowego.

Integracja różnych funkcji w jednymChip komputerowy jest skomplikowany i kosztowny. Ale połączyliśmy kilka kawałków w sześcian, tak aby każda ściana służyła innemu celowi. Połączone chipy działają wówczas jako jedno urządzenie. Chcieliśmy stworzyć coś małego i lekkiego. Rolnik może po prostu wrzucić urządzenie do wody, a ono obróci się do właściwej pozycji. Koncepcja MD-IC jest wyjątkowa, ponieważ otwiera drzwi do indywidualnych zastosowań IoT urządzeń. A woda jest zawsze intrygującym medium dla elektroniki.

Nazek El-Atab, jeden z autorów urządzenia.

Zapobiega to niepotrzebnej śmierci rybważny krok w kierunku bezpieczeństwa żywnościowego. Arabia Saudyjska zainwestuje 3,5 mld USD w akwakulturę, aby do 2030 r. Mogła wyprodukować 600 000 ton owoców morza rocznie. Zespół ma nadzieję, że ich czujniki będą wspierać ten cel, ale wierzy również, że małe kostki mogą mieć wspaniałą przyszłość poza łowiskami. Na przykład można je przesyłać rurociągami w celu gromadzenia danych na temat jakości oleju. Naukowcy pracują nad udoskonaleniem technologii automatycznego chłodzenia urządzenia, aby zapobiec przegrzaniu, a następnym krokiem będzie przetestowanie go w terenie.