水产养殖和鱼类养殖需要仔细监测条件，以确保健康、可持续的生产。光谱学和氧传感等技术是水产养殖环境有用的分析工具。
鱼菜共生是指水产养殖与水耕栽培相结合，用于生产农作物。在鱼菜共生系统中，鱼或其他水生生物和植物具有共生关系，需要仔细维护关键参数以保持系统平衡。如果不保持 pH、溶解氧、水温和营养物浓度，不健康的鱼类将会导致作物产量下降。实时监测这些标准，使鱼菜共生养殖户能对变化做出快速反应，确保最佳成果。
在鱼类养殖中，也监控类似的环境参数，因为水质和生长条件会影响鱼类健康、收获和可持续发展。由于体积小、便携性强且易于集成，光学传感设备非常适合此类应用。
鱼菜共生系统
在台式大小的鱼菜共生系统中，我们测试了海洋光学的光谱仪、化学传感器和配件的可行性，以监测 pH 值、营养水平和照明条件。为了进一步模拟鱼菜共生作业，我们使用 OceanView 光谱学软件中的示意图 – 生成、编辑和导出光谱过程流程图的功能 – 创建系统仪表板，以实时监控条件（图 1）。
对于 pH 值测量，我们使用 STS 系列微光谱仪 （350-800 nm）、 钨卤素光源 和与 pH 指示剂贴片一起使用的透射式浸涂探头。所述贴片包含基质中的 pH 指示剂染料，所述 pH 指示剂染料响应其环境中的分析物而改变颜色。光谱仪测量吸光度响应。
使用 Flame-UV-VIS 光谱仪 （200-850nm）、 氘 – 卤素光源 和透射浸涂探针测量营养浓度（在这种情况下为硝酸盐）。硝酸盐为植物提供肥料，有助于清除鱼类废料中氨的有害积聚，但需要保持在健康水平。类似的配置可融合到组件、子系统或交钥匙系统级的大型鱼菜共生系统过程中。
我们测量的另一个系统单元是照明。无论是户外使用阳光，还是在温室作业中使用高压钠灯或 LED，种植者都希望获得照明光源的总光功率及其光谱对农作物的影响。这些标准可以使用经过海洋光学辐射校准的光谱仪测量。
鱼类养殖系统
水产养殖是一项重大业务。根据国家海洋与大气管理局（NOAA）的鱼类研究，过去二十年来，水产养殖占全球供人类消费的所有海产品的50%，且以两位数的速度增长。
保持水质对于鱼类养殖至关重要。这一努力包括实时监测氧含量，经常在不断变化的条件下进行。光谱如何帮助简化溶解氧（DO）测量 ， 使测量既经济又可扩展？
它有助于首先了解光纤化学传感器。这些传感器采用坚固耐用的指示材料和光电子器件，用于食品和农业、海洋科学、生命科学和生物技术中的溶氧测量。与电化学传感技术相比，光学氧传感器可制成小的、可定制的外形尺寸，可进行非侵入式测量，并且不会消耗样品。
使用海洋光学 光学氧传感器 时，工作原理是在应用于贴片的溶胶-凝胶基质中捕捉氧敏感荧光团。指示材料响应特定的分析物，光学特性发生改变，电子器件测量响应。
海洋光学提供整套氧传感系统，但我们专有的感应材料也可以集成到第三方电子器件中。最近，我们与一家领先的鱼类养殖技术供应商合作，共同努力，提升其用于水产环境的溶氧传感器系统的性能。水中的最佳溶氧浓度对于鱼类的健康必不可少，并是整体水质的良好指标。我们的氧响应荧光 传感器贴片 可集成到客户的传感器中，实验室研究着眼于在现场部署更稳健的校准协议，以最大程度减少现有方法的差异并提高结果。
精准水产养殖和机器学习
水产养殖是一项复杂的业务，管理数据对于成功至关重要。那么，客户使用光学传感技术收集的所有数据会如何呢？答案是：使用复杂的算法将光谱数据转化为可操作的答案。
对于没有资源、愿望或专业知识来解释复杂光谱的客户，稳健的算法开发可以提供简单的“是-否”答案、确定浓度或其他一些标准。
光学传感技术与复杂但可实现的算法开发相结合，可以扩大水产养殖业光学传感的覆盖范围并可提升其影响。这些工具可用于提高产量、简化生产和保持可持续性。