水产养殖和鱼类养殖需要对条件进行仔细监测，以确保健康、可持续的生产。光谱和氧传感等技术是水产养殖环境中非常有用的分析工具。
鱼菜共生是将水产养殖和水耕法结合起来生产农作物。在鱼菜共生系统中，鱼或其他水生生物与植物之间是一种共生关系，需要精心维护关键参数，以保持系统平衡。如果 pH 值、溶解氧、水温和营养浓度得不到维持，不健康的鱼类将导致作物产量低下。对这些标准进行实时监控可使鱼菜共生养殖者对变化做出快速反应，确保取得最佳效果。
养鱼业也需要监测类似的环境参数，因为水质和生长条件会影响鱼的健康、收成和可持续性。光学传感设备占地面积小、便于携带、易于集成，因此非常适合此类应用。
鱼菜共生系统
在一个台式鱼菜共生装置中，我们测试了海洋光学公司的光谱仪、化学传感器和附件在监测pH值、营养水平和光照条件方面的可行性。为了进一步模拟鱼菜共生操作，我们使用OceanView 光谱软件中的示意图视图（该功能可生成、编辑和导出光谱流程图）创建了一个系统仪表板，以实时监控条件（图 1）。
在 pH 值测量中，我们使用了ST 系列微光谱仪（350-800 nm）、卤钨灯光源和与 pH 值指示贴片一起使用的透射浸渍探头。贴片由 pH 指示剂染料组成，染料会随着周围环境中分析物的变化而变色。光谱仪测量比色（吸光度）反应。
使用紫外可见分光光度计（200-850 纳米）、氘卤光源和透射浸渍探头测量养分浓度（本例中为硝酸盐浓度）。硝酸盐能使植物肥沃，并有助于去除鱼类排泄物中积累的有害氨，但需要保持在健康水平。类似的装置可在组件、子系统或交钥匙系统层面集成到更大规模的鱼菜共生过程中。
我们测量的另一个系统元素是照明。无论是室外的阳光照明，还是温室中的高压钠灯或 LED 灯，种植者都对照明光源的总光学功率及其色谱对作物的影响很感兴趣。海洋光学公司的辐射校准光谱仪可以测量这些标准。
养鱼系统
水产养殖是一门大生意。根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）渔业部的数据，水产养殖占全球供人类消费的所有海产品产量的 50%，并且在过去二十年中以两位数的速度增长。
保持水质对养鱼业至关重要。这项工作包括在不断变化的条件下实时监测氧气水平。光谱学如何帮助简化溶解氧（DO）测量， 使测量变得经济实惠且可扩展？
首先要了解光纤化学传感器。这些传感器使用坚固的指示材料和光电子技术，用于食品和农业、海洋科学、生命科学和生物技术领域的溶解氧测量。与电化学传感技术相比，光学氧气传感器的外形小巧、可定制，可进行非侵入式测量，并且不消耗样品。
海洋光学公司的光学氧传感器的工作原理是将氧敏感荧光团捕获在粘膜（贴片）上的溶胶-凝胶主基质中。指示材料在特定分析物的作用下改变光学特性，电子元件测量反应。
海洋光学公司提供完整的氧气传感系统，但我们专有的传感材料也可集成到第三方电子设备中。在最近的一次合作中，我们与一家领先的养鱼技术供应商合作，持续提升其水生环境溶解氧传感器系统的性能。水中最佳的溶解氧浓度是鱼类健康所必需的，也是衡量整体水质的良好指标。我们的氧响应荧光传感器贴片集成到客户的传感器设置中，实验室研究的重点是在现场部署时采用更强大的校准协议，以尽量减少先前方法中的差异，增强对结果的信心。
精准水产养殖与机器学习
水产养殖是一项复杂的业务，数据管理对成功至关重要。那么，如何处理客户使用光学传感技术收集的所有数据呢？答案之一：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、意愿或专业知识来解释复杂光谱的客户，强大的算法开发可以提供简单的 “是”-“否 “答案、浓度测定或其他标准。
光学传感技术与复杂但易于使用的算法开发相结合，有望扩大光学传感在水产养殖业中的应用范围并提高其影响力。这些工具将发现新的、客观的数据，可用于提高产量、简化生产和保持可持续性。