Radio frequency system for remote fish monitoring in aquaculture

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Almeida, Tiago João Barbosa de
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/10114
Resumo: Dissertação de mestrado, Engenharia Electrónica e Telecomunicações, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2017
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spelling Radio frequency system for remote fish monitoring in aquacultureStressPeixeSistema de monitorizaçãoAquaculturaIdentificação por rádio-frequência (RFID)Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado, Engenharia Electrónica e Telecomunicações, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2017Stress is a factor that influences fish welfare. Some physiological and behavioral stress responses, such as the increase of cortisol release and heart rate, are triggered in fish and can show the severity of stress in fish. The objective of our work is to develop a system to monitor a device placed in free-swimming fish. The device has one or multiple sensors that measures parameters related with the stress or health state of the fish. The data recorded by the sensor is transmitted to a base station. Data transmission uses radio-frequency identification (RFID) technology. The tag is battery-less and receives the energy from the magnetic field provided by the base station. The system is low-cost, reliable and provides long-term monitoring. The project has been defined to use a commercial system operating at 134.2 kHz from Texas InstrumentsTM. The work carried out involved the optimization of the maximum distance between the tag and reader antenna to maintain a reliable communication. The maximum distance is defined as read range. The optimization of the read range is a crucial point on this thesis because radio waves are strongly attenuated underwater. The read range is influenced by the reader power, antennas size, antennas orientation as well as the presence of the metal in the antennas proximity. These aspects were studied in detail in this thesis. Measurements of the read range of the system were performed for a system with one reader antenna (single-antenna system) and a system with two reader antennas (multi-antenna system). For a multi-antenna system, we successfully covered the volume of a water tank with 70 cm length, 30 cm height and 40 cm width.A produção de peixes em aquacultura tem vindo a crescer exponencialmente. Atualmente, aproximadamente 50% do peixe consumido é produzido mundialmente em aquacultura. Com o objetivo de maximizar o rendimento de produção de peixe, são usadas densidades populacionais relativamente elevadas em espaços confinados. As condições de produção de peixe obrigam a ter um conjunto de preocupações com a saúde e bem-estar dos peixes por razões económicas e éticas. Em ambientes de aquacultura, é importante medir parâmetros que possam indiciar o desenvolvimento de alterações no estado de saúde dos peixes, sendo crucial para tomar medidas preventivas e impedir a propagação de doenças. Um dos indicadores mais relevantes que afeta a saúde do peixe é o stress. Quando submetidos a um stress prolongado, os peixes acabam por ficar suscetíveis a doenças, que se podem propagar rapidamente por toda a população com consequências catastróficas. É possível avaliar se um peixe está em estado de stress através de um conjunto de alterações fisiológicas e comportamentais, como por exemplo o aumento da hormona cortisol no sangue ou o aumento do batimento cardíaco. O objetivo do nosso projeto é desenvolver um sistema de monitorização capaz de detetar, em tempo real, as alterações fisiológicas ou comportamentais indicadoras de stress. O sistema implementado é constituído por um sensor ou vários sensores colocados no peixe a nadar livremente no tanque. Os dados recolhidos são então enviados por um sistema de transmissão de dados sem fios, através de ondas rádio, para uma estação base onde ocorre a monitorização dos dados. O consórcio onde foi realizado o nosso projeto (AquaExcell 2020) definiu que o sistema teria de ser um sistema comercial de identificação por rádio frequência (RFID) a funcionar a 134.2 kHz. Os sistemas RFID são usados vulgarmente na identificação e leitura de etiquetas de identificação eletrónica em animais ou objetos. O sistema RFID utilizado é um sistema passivo, em que a etiqueta eletrónica colocada no peixe não tem uma bateria. A energia que a etiqueta precisa é obtida através do sinal que é enviado pela antena do leitor. É um sistema de baixo custo, confiável e com um tempo de vida relativamente longo (duração de meses). Foi construído um sistema RFID a funcionar à frequência de 134.2 kHz usando equipamento comercial da Texas InstrumentsTM. O trabalho envolveu a otimização da distância máxima entre a etiqueta e a antena do leitor que permite obter leituras de forma confiável. Define-se a distância máxima como alcance de leitura. O alcance de leitura do sistema é um aspeto crucial porque as ondas eletromagnéticas são fortemente atenuadas pela água, que depende da frequência do sistema e da condutividade do meio. Tipicamente, um sistema a funcionar a 134.2 kHz tem um alcance inferior a um metro. O alcance de leitura do sistema depende do tipo de antenas usadas quer para a etiqueta quer para o leitor, da disposição espacial das antenas, do número de antenas e da forma como estas antenas são ligadas (em paralelo, em série, etc.). A presença de interferências externas (metais na proximidade das antenas) também condicionam o alcance. Foram realizadas experiências quer usando uma antena, quer usando duas antenas de leitura. Usando duas antenas, foi possível fazer uma monitorização em todo o volume de um tanque de água salgada de 70 cm de comprimento, 30 cm de altura e 40 cm de largura.Gomes, Henrique L.SapientiaAlmeida, Tiago João Barbosa de2017-10-21T12:09:30Z2017-07-2720172017-07-27T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.1/10114TID:201739500enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-24T10:21:41Zoai:sapientia.ualg.pt:10400.1/10114Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:01:52.595215Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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