Opercular beat rate sensor for remote fish monitoring

• Autor(a) principal: Santos, André Soares Nunes dos
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/15268
• topic: Peixe; Ritmo de respiração; Aquacultura; Identificação por rádio-frequência (rfid); Tag; Stress; Sensor capacitivo; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias

O consumo de bens alimentares, nomeadamente de peixes e de outros organismos aquáticos, tem crescido ao longo dos anos devido à crescente densidade populacional, que por consequência, a produção em cativeiro e/ou em ambiente controlado tem sofrido um aumento exponencial especialmente nos últimos anos, não só devido à elevada procura derivada do crescimento populacional como também para proteção das espécies selvagens. Em ambientes de aquacultura, como todos os tipos de produção que afunilam para a otimização da produção, leia-se, produzir mais, mais rápido e em menos espaço, têm como objetivo aumentar a eficiência e consequentemente diminuir o custo de produção. Contudo, os peixes são muito sensíveis ao stress, que por sua vez está fortemente relacionado com a saúde dos mesmos. Conseguir obter informações sobre o estado de stress dos peixes é uma boa prática que permite prever ou até impedir a propagação de doenças na população. Este tipo de informações pode ser expressa pelo peixe por um conjunto de alterações fisiológicas, tais como batimento cardíaco que está relacionado com o ritmo de respiração, libertação de hormonas que podem ser medidas com uma amostra da água onde a cultura se encontra, mudanças de cor do próprio peixe, ou até mesmo mudanças comportamentais tais como alimentação e atitude (ativa ou passiva). Estas mudanças na biologia do peixe resumem-se num crescimento demorado e/ou com doenças. O objetivo deste projeto é desenvolver um dispositivo eletrónico com um sensor capacitivo para ser colocado no opérculo de um peixe de tamanho médio das conhecidas espécies Robalo e/ou Dourada, de modo a conseguir obter o ritmo de batimento do opérculo, que está diretamente relacionado com o ritmo de respiração. O dispositivo é constituído pelo sensor dois elétrodos) e por toda a eletrónica, software e firmware necessários ao funcionamento, medição e transmissão do sinal adquirido pelo sensor. O sensor deverá enviar os dados para o sistema de receção “eZ430-TMS37157” da Texas InstrumentsTM. Este sistema (eZ430-TMS37157) é composto por um recetor, uma antena e uma tag (transponder) que comunica com o sistema recetor por Rádio-Frequência (RF). O sistema recetor utilizado neste projeto já foi anteriormente estudado e modificado (de modo a permitir a utilização de antenas maiores e também mais potência de emissão) por Tiago João Barbosa de Almeida, no desenvolvimento da Tese de mestrado “Radio frequency system for remote fish monitoring in aquaculture”. O consórcio responsável pelo projeto (AquaExcell 2020) definiu que o sistema teria de comunicar com o sistema recetor por rádio frequência (RFID) à frequência de 134.2 kHz, frequência normalmente usada em sistemas de identificação eletrónica interna e/ou externa para animais. Neste projeto, foram desenvolvidos o sensor, o circuito de transmissão, firmware e software necessários para o comunicação e processamento do sinal obtido pelo sensor. Todo este conjunto compõe uma tag, que tem como objetivo substituir a tag que compõe do kit original (eZ430-TMS37157), pela tag desenvolvida em laboratório. As experiências foram implementadas em laboratório, em aquário, com um peixe impresso em uma folha de acrílico e um motor para simular o movimento do opérculo através de ímanes, estando o sensor submerso em água salgada e colocado sobre o opérculo do peixe. O aquário utilizado tem 39 cm de comprimento, 30 cm de altura e 29 cm de largura e foi utilizado com água salgada natural proveniente da praia de Faro. Os resultados das experiências são o Opercular beat-rate (OBR) em batimentos por minuto (bpm) e o sinal ADC (utilizado para calcular a OBR).