Use Case

Fischzucht mit Sonnenlicht und dem Internet der Dinge

Sonnenenergie, Wasser, Algen und Plankton – mehr braucht das System des Startups Blue Planet Ecosystems nicht, um vollautomatisch Fische zu züchten. Es hat Containergröße und kann an jedem Standort aufgestellt werden. Mit dem Internet der Dinge wird es aus der Ferne überwacht, gesteuert und laufend optimiert.

Das Problem: Fischzucht ist kosten- und arbeitsaufwändig

Fischzucht setzt traditionell auf Freilandteiche oder große Hallen mit künstlichen Becken und einer integrierten Wasseraufbereitung. Beides ist arbeitsaufwändig und hat Nachteile. So sind Teichanlagen nur an Fließgewässern möglich und die modernen Kreislaufanlagen haben hohe Betriebskosten. Dies möchte das Biotech-Startup Blue Planet Ecosystems aus Österreich ändern. Es hat ein vollkommen neues Fischzucht-System entwickelt, das vollautomatisch arbeitet und nur wenige Ressourcen nutzt.

 

Vereinfacht gesagt basiert es auf einer komplett geschlossenen und damit nachhaltigen Aquakultur in Container-Größe mit der Bezeichnung LARA (Land-based Automated Recirculating Aquaculture). Der LARA-Container züchtet Fische in drei Schritten: Zunächst vermehrt LARA Algen. Sie dienen als pflanzliche Nahrung für Zoo-Plankton. Diese Kleintiere wiederum sind das Futter für die Fische. Betrieben werden diese Zuchtsysteme mit Sonnenlicht. Der Vorteil: LARA ist ein abgeschirmtes und dadurch giftstofffreies Ökosystem, dass standortunabhängig ist. Es kann zum Beispiel in der Wüste aufgebaut werden.

 

Das System benötigt lediglich eine Startsaat aus Algen, Plankton und Fischeiern sowie einige hundert Liter Wasser. Anschließend erfüllt das künstliche Ökosystem seine Zweckbestimmung und „fabriziert“ Fische unabhängig von Eingriffen durch Menschen. Trotzdem wird es kontrolliert und gesteuert – mit Software und dem Internet der Dinge (IoT, Internet of Things). Dafür arbeitet Blue Planet Ecosystems mit dem IoT-Anbieter Cloudflight zusammen, der für die Vernetzung mit seiner Cloud-Plattform sorgt.

Die Lösung: Der vernetzte Bioreaktor für die Fischzucht

Sensoren messen regelmäßig Temperatur, Licht, Sauerstoffgehalt des Wassers und weitere Parameter. Kameras beobachten den Fischschwarm und mittels künstlicher Intelligenz Daten über deren Zustand. Eine Software regelt anhand dieser InformationenLicht und Wassertemperatur sowie die Steuerung der Wasserpumpen und die automatische Fütterung. Zudem werden alle Werte aufgezeichnet, um mittels Datenanalysen den Bioreaktor zu optimieren. Über eine Weboberfläche ist sogar eine manuelle Steuerung möglich, um bei Problemen eingreifen zu können.

 

Das Gesamtsystem besteht aus zwei Teilsystemen: Regelung und Steuerung. Die Regelung ist für das Auslesen der Sensoren, das Interpretieren der Daten und das Ansteuern von Aktoren etwa für die Fütterung zuständig. Dafür nutzt der Prototyp einen Raspberry Pi. In der Massenproduktion wird dieses Gerät durch einen eigens gefertigten Controller ersetzt, der genau an seine Aufgaben angepasst ist. Das Regelungssystem ist intern und hat in erster Linie die Aufgabe, die Fischzucht zu regeln.

 

Das Steuerungssystem verbindet sich über einen Router via WLAN oder Mobilfunk mit dem Internet. Es ist zugleich über das Netzwerkprotokoll MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) mit der Regelung verbunden und tauscht mit ihr Telemetriedaten aus. Alle Daten werden in die Cloud gesendet. Dort gibt es zwei Speicherorte: Eine Datenbank für ihre Visualisierung und ein Data Lake für die Analyse der aggregierten Daten. Die Plattform sendet auch Befehle an das System, mit denen die interne Regelung übersteuert werden kann. Die Verbindung ist dabei beiden Richtungen mit einer Transportverschlüsselung geschützt.

 

Die Komponenten der Lösung, egal ob Microcontroller oder Singleboard computer lassen sich auch Fernwarten / Fernaktualisieren. Dadurch lassen sich Änderungen einfach und schnell an Testsysteme oder an Kunden übermitteln.

Das Ergebnis: Einfache Fischzucht für jeden Standort

Die modulare Konzeption erlaubt es, das Gesamtsystem mit nur geringem Aufwand für den Service zu nutzen. Das System arbeitet autonom, sendet aber regelmäßig Statusangaben in die Cloud. Neben der einfachen und unkomplizierten Fischzucht an jedem Standort ist die Technologie leicht zu warten und defekte Komponenten können rasch entfernt werden. Das Netzwerkprotokoll MQTT und die gewählte Architektur erlauben zudem die leichte Aufrüstung mit zusätzlichen Sensoren und Aktoren. Dadurch ist es möglich, den Prototypen und später die Serienausführung permanent zu aktualisieren und an neue Anforderungen anzupassen.

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