الفصل 11 نمذجة أنظمة أكوابونيكش

كيسمان، وأوليفر كورنر، وكاي فاغنر، ويان أوربان، وديفاس كاريمانزيرا، وتوماس روشنباخ، وسيمون غودك**

** تجريدي** النماذج الرياضية يمكن أن تتخذ أشكالا مختلفة جدا ومستويات مختلفة جدا من التعقيد. وبالتالي يمكن أن تكون طريقة منهجية للافتراض والمعايرة والتحقق من الصحة، كما هو منصوص عليه في نظرية النظم، مفيدة للغاية. في هذا الفصل، يتم النظر في نمذجة النظم الديناميكية للنظم المائية (AP)، من منظور نظري للنظم، وعرضها على كل من النظم الفرعية لنظام AP، مثل خزانات الأسماك، والهضم اللاهوائي، والدفيئة المائية (HP). كما يبين الروابط بين النظم الفرعية، بحيث يمكن من حيث المبدأ بناء نموذج نظم AP كاملة ودمجها في الممارسة اليومية فيما يتعلق بإدارة ومراقبة أنظمة AP. ويتمثل التحدي الرئيسي في اختيار تعقيد النموذج المناسب الذي يلبي البيانات التجريبية لتقدير المعلمات والدول ويسمح لنا بالإجابة على الأسئلة المتعلقة بهدف النمذجة، مثل المحاكاة وتصميم التجربة والتنبؤ والتحكم.

الكلمات الأساسية النمذجة · نظام إعادة تدوير الاستزراع المائي · الهضم اللاهوائي · الدفيئة المائية · نظام أكوابوني متعدد الحلقات · أدوات

المحتويات

• 11-1 مقدمة
• 11-2 معلومات أساسية
• 11.3 نمذجة راس
• 11.4 نمذجة الهضم اللاهوائي
• 11.5 حصان نمذجة الاحتباس الحراري
• 11.6 متعدد الحلقات Aquaponic النمذجة
• 11.7 أدوات النمذجة
• 11-8 المناقشة و الاستنتاجات
• المراجع

—

كيسمان] (mailto: [email protected]) · س. غودديك

الأساليب الرياضية والإحصائية (القياسات الحيوية)، جامعة فاغنينغن، فاغينينغن، هولندا

سين - كورنر

معهد لايبنيز للمحاصيل النباتية والزخرفية، غروسبيرن، ألمانيا

ك. فاغنر

معهد العلوم التطبيقية، ساربروكن، ساربروكن، ألمانيا

ياء - المناطق الحضرية

مختبر معالجة الإشارات والصور، معهد النظم المعقدة، جنوب بوهيميا

مركز بحوث الاستزراع المائي والتنوع البيولوجي للهيدروسينوسيس، كلية المصايد

حماية المياه، جامعة جنوب بوهيميا في سيسك بوديجوفيس، نوف هرادي، جمهورية التشيك

د. كاريمانزيرا · ت. راوشنباخ

فراونهوفر IOSB-AST, إلميناو, ألمانيا

© المؤلف (المؤلفون) 2019 267

غوديك وآخرون (المحررون), نظم إنتاج الأغذية Aquaponics, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_11

—

المراجع

Badiola M, Mendiola D, Bostock J (2012) تحليل نظم الاستزراع المائي (RAS): القضايا الرئيسية المتعلقة بالإدارة. أكواك المهندس 51:26 -35. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2012.07. 004

Batstone DJ، كيلر J، Angelidaki I، Kalyuzhnyi SV، بافلوستاتيس SG، روزي A، ساندرز WTM، سيجريست H، فافيلين VA (2002) IWA الهضم اللاهوائي نموذج رقم 1 (ADM1). المياه Sci تكنول 45:65 -73

Boote KJ، Jones JW (1987) معادلات لتحديد التمثيل الضوئي للمظلة من كفاءة الكم المعطاة، والحد الأقصى لمعدل الأوراق، وانقراض الضوء، ومؤشر مساحة الورقة، وكثافة تدفق الفوتون. في: Biggins J (المحرر) التقدم في بحوث التمثيل الضوئي. مارتينوس نيهوف، دوردريخت، ص 415-418

بوت GPA (1993) النمذجة المادية لمناخ الاحتباس الحراري. في: هاشيموتو Y, بوت GPA, يوم W, Tantau HJ, Nonami H (المحررون) الدفيئة المحوسبة. الصحافة الأكاديمية، سان دييغو، الصفحات 51-74

باك سورلين G، دي فيسر PHB، هينك M، سارلكيوتي V، فين دير هايجدن G، مارسيليس LFM، فوس J (2011) نحو نموذج وظيفي - هيكلي للنبات قطع روز: محاكاة بيئة الضوء، امتصاص الضوء، التمثيل الضوئي والتداخل مع هيكل النبات. آن بوت 108:1121-1134

Challa H, Bakker M (1999) الإنتاج المحتمل في بيئة الاحتباس الحراري. في: ستانهيل G,

Enoch HZ (محررات) النظم الإيكولوجية في العالم 20 — النظم الإيكولوجية المسببة للاحتباس الحراري. إلسيفير، ص 333-347

Colt JEK (2013) تأثير التهوية والقلوية على جودة المياه وجودة المنتج للبلطي المنقول - دراسة محاكاة. Aquac Engine: 46-58

Corominas L, Riegler L, Takács I (2010) إطار جديد للتدوين الموحد في مياه الصرف الصحي. J Int Assoc تلوث المياه القرار 61 (4) :S841-S857

دال O-J, Nygaard K (1966) SIMULA: لغة محاكاة تستند إلى الألغول. Commun ACM 9

(9) :671-678 https://doi.org/10.1145/365813.365819 de Zwart HF (1996) تحليل خيارات توفير الطاقة في زراعة الاحتباس الحراري باستخدام نموذج محاكاة. جامعة فاغنينغن الزراعية، فاغنينغن، ص 236

ديلايد ب، غودديك S، كيسمان، كج، جيجكلي MH (2018). منهجية لقياس أداء هضم الحمأة الهوائية واللاهوائية لإعادة تدوير المغذيات في أكوابونيكش. https://popups. uliege.be:443/1780-4507 22 و 12

دراير جنرال إلكتريك، هوارد آم (2014) نمذجة ومحاكاة موطن مائي لأبحاث دعم الحياة التجديدية البيولوجية. رائد الفضاء أكتا 93: S.138-S.147. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013. 07.013

المشاهد H (2003) المفاعل اللاهوائي الحراري الشمسي (STAR) لإنتاج الطاقة المتجددة أطروحة دكتوراه جامعة واغينينغن. ISBN: 9058089533-238

Emerenciano M, كارنيرو P, لابا M, لابا K, ديلايد B, Goddek S (2017) مينيراليزاكاو دي سولدوس. حمالات الصدر أكوا 21-26

Emrich S, Suslov S, Judex F (2007) وكيل تماما مقرها. نمذجة انتشار الوباء باستخدام أي منطق. في: وقائع يوروسيم

منظمة الأغذية والزراعة (2016) حالة مصايد الأسماك وتربية الأحياء المائية في العالم 2016 المساهمة في تحقيق الأمن الغذائي والتغذية للجميع. منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، روما

فيكارا E، حسام S، أليغريني A، ليفا A، مالبيي F، فيريتي G (2012) نماذج الهضم اللاهوائية: دراسة مقارنة. في: وقائع مؤتمر فيينا الدولي السابع بشأن النمذجة الرياضية 2012، ص 1052

فورتمان-رو S (2014) صانع البصيرة: أداة للأغراض العامة للنمذجة على شبكة الإنترنت والمحاكاة. نظرية براكت نموذج سيمول 47:28-45

فرانتز JM, اليد B, باكنغهام L, غوس S (2010) المزارع الظاهري: برنامج لحساب تكاليف التدفئة لإنتاج الدفيئة في الولايات المتحدة. هورت تكنولوجي 20:778 -785

Galí A, Benعبد الله T, Astals S, Mata-Alvarez J (2009) نسخة معدلة من نموذج ADM1 لتطبيق النفايات الزراعية. بيوريسور تكنول 100 (11): 2783-2790

Goddek S (2017) فرص وتحديات أنظمة أكوابونك متعددة الحلقات. جامعة فاغنينغن. https://doi.org/10.18174/412236

Goddek S, Delaide BPL, جويس A, Wuertz S, Jijakli MH, إجمالي A, إيدينغ EH, Bläser I, رويتر M, كيزر LCP, Morgenstern R, Körner O, فيريث J, كيسمان KJ (2018) أداء التمعدن المغذية والحد من المواد العضوية الحمأة القائمة على أساس الحمأة في تسلسل UASB-مفاعلات EGSB. أكواك المهندس 83:10 —19. إسن: 0144-8609

Goddek S, Keesman KJ (2018) ضرورة تكنولوجيا تحلية المياه لتصميم وتحجيم أنظمة أكوابونيكش متعددة الحلقات. تحلية المياه 428:76-85. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017. 11.024

Goddek S, Körner O (2019) نموذج محاكاة متكامل بالكامل من أكوابونيكش متعددة الحلقات: دراسة حالة لتحجيم النظام في بيئات مختلفة. أغريك سيست

Goddek S, Delaide B, مانكاسينغ U, Ragnarsdottir K, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) تحديات الأحياء المائية المستدامة والتجارية. الاستدامة 7:4199 -4224. https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, Espinal CA, Delaide B, Jijakli MH, شماوتز Z, Wuertz S, Keesman KJ (2016) التنقل نحو أنظمة أكوابونية منفصلة: نهج تصميم ديناميات النظام. المياه (سويسرا) 8:303. https://doi.org/10.3390/W8070303

Graber A، Junge R (2009) أنظمة Aquaponic: إعادة تدوير المغذيات من مياه الصرف الصحي للأسماك عن طريق إنتاج الخضروات. تحلية المياه 246:147 —156

Halamachi I, Simon Y (2005) نموذج محاكاة حاسوبية جديد لتصميم وإدارة أنظمة الاستزراع المائي. الهندسة المائية 32 (3-4) :S443-S464. https://doi.org/10.1016/j. aquaeng.2004.09.010

حسن J وآخرون (2016) تراكم عابر من NO2 و N2O خلال إزالة النيتروجين يفسر بافتراض تنويع الخلايا عن طريق النسخ العشوائية من جينات نزع النيتروجين. بلوس حساب بيول 11 (1): e1004621

هو E, Wurtsbaugh W (1993) نموذج تجريبي لمعدلات إجلاء المعدة للأسماك وتحليل الهضم في سمك السلمون المرقط البني. ترانس آم فيش سوك 122 (5) :S.717—S.730

Henze M، ويلي G، تاكاشي M، مارك L (2002) نماذج الحمأة المنشط ASM1، ASM2، ASM2d و ASM3. نشر IWA في سلسلة التقارير العلمية والتقنية، المملكة المتحدة. ISBN: 1-900222-24-8

Heuvelink E (1996) نمو و محصول الطماطم: التحليل الكمي و التوليف. قسم البستنة. جامعة فاغينينغن الزراعية، فاغنينغن، هولندا، ص 326

Jablonsky J، Papacek S، Hagemann M (2016) استراتيجيات مختلفة لتنظيم التمثيل الغذائي في سيانوباكتيريا: من النسخ إلى السيطرة البيوكيميائية. سيسي ريب 6:33024

Janka E، Körner O، Rosenqvist E، Ottosen CO (2018) محاكاة كفاءة التشغيل PSI من مضان الكلوروفيل استجابة للضوء ودرجة الحرارة في الأقحوان (Dendranthema grandiflora) باستخدام نموذج ورقة متعدد الطبقات. فوتوسينيتيكا 56:633 -640

كاريمانزيرا D, كيسمان كي جي, كلوس W, باغانز D, Rauschenbach T (2016) النمذجة الديناميكية لنظام أكوابوني INAPRO. أكواك المهندس 75:29 -45. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2016.10.004

كيسمان كج (2011) تحديد النظام: مقدمة. سبرينجير, لندن

Knaus U, Palm HW (2017) آثار بيولوجيا الأسماك على انحسار وتدفق الأعشاب المائية المستزرعة في شمال ألمانيا (مكلنبورغ بوميرانيا الغربية). الاستزراع المائي 466:51 —63. https://doi.org/ 10.1016/j.ture.2016.09.025

Körner O، Hansen JB (2011) أداة على الإنترنت لتحسين إنتاج المحاصيل المسببة للاحتباس الحراري. أكتا هورتيك 957:147-154

Körner O، Van Straten G (2008) دعم اتخاذ القرارات المتعلقة بالاستراتيجيات الدينامية للتحكم في المناخ في الدفيئة. حساب الإلكترون الزراعي 60:18-30

Körner O، Aaslyng JM، Andreassen AU، Holst N (2007) نمذجة المناخ المحلي للتحكم الديناميكي في المناخ الاحتباس الحراري. هورتسانس 42:272-279

Körner O، Warner D، Tzilivakis J، Evelens-Clark B، Heuvelink E (2008) دعم القرارات لتحسين استهلاك الطاقة في البيوت البلاستيكية الأوروبية. أكتا هورتيك 801:803-810

Körner O, غوتزمان E, Kledal PR (2017) نموذج ديناميكي يحاكي التأثيرات التكافلية في الأنظمة المائية. أكتا هورتيك 1170:309-316

Licamele JD (2009) إنتاج الكتلة الحيوية وديناميات المغذيات في نظام للأحياء المائية. جامعة أريزونا

Liebig HP, Alscher G (1993) مزيج من نماذج النمو الأمثل COSUB2/sub- ودرجة الحرارةالتحكم في الخس. أكتا هورتيك 328:155 -162

Lugert V, Thaller G, Tettens J, Schulz C, Krieter J (2014) استعراض لحساب نمو الأسماك: وظائف متعددة في إنتاج الأسماك وتطبيقاتها المحددة. القس أكواك 8 (1) :30-42

Lupatsch I, Kissil GW (1998) التنبؤ بنفايات الاستزراع المائي الناتجة عن استزراع الدنيس (سباروس أوراتا) باستخدام النهج التغذوي. أكوا ليفينغ ريسور 11 (4): 265-268. https://doi.org/10. 1016/S0990-7440 (98) 80010-7

Lupatsch I، Kissil GW، Sklan D (2003) مقارنة بين كفاءة الطاقة والبروتين بين ثلاثة أنواع من الأسماك الدنيس البحري المدبوغ (سباروس أوراتا)، وباس البحر الأوروبي (Dicentrarchus labrax) والهامور الأبيض (Epinephelus aeneus): إنفاق الطاقة على ترسب البروتين والدهون. التخصص:175-189

Macal CM, North MJ (2005) برنامج تعليمي عن النمذجة والمحاكاة القائمة على وكيل. في: مؤتمر المحاكاة، 2005 وقائع الشتاء. اي اي اي

مادسن لو، مولر بيدرسن B، نيغارد ك (1993) البرمجة وجوه المنحى في لغة البرمجة بيتا. (أديسون ويسلي) اي سبن 0-201-62430-3

مارسيليس LFM (1994) نمو الفاكهة وتقسيم المادة الجافة في الخيار. قسم البستنة. جامعة فاغنينغن الزراعية، فاغنينغن، ص 173

مكارثي J، ليفين مي (1965) ليسب 1.5 دليل مبرمج. مطبعة MIT، كامبريدج، MA

Orellana JUW (2014) استزراع سمك الملك ذي الذيل الأصفر (Seriola lalandi) في نظام الاستزراع المائي البحري (RAS) مع مياه البحر الاصطناعية. Aquac Eng:20-28

Pagand P, Blancheton JP, Casellas C (2000) نموذج للتنبؤ بكميات النيتروجين غير العضوي المذاب المنبعث في النفايات السائلة من شبكة مياه جهير البحر (Dicentrarchus labrax). Aquac المهندس 22 (1-2): S137-S153

بافلوستاتيس سغ, جيرالدو غوميز E (1991) حركية العلاج اللاهوائي: استعراض نقدي. الحرجة القس إنفيرون التحكم 21:411-490

Poorter H، Anten NP، Marcelis LFM (2013) الآليات الفسيولوجية في نماذج نمو النبات: هل نحن بحاجة إلى نهج بيولوجيا النظم فوق الخلوية. بيئة الخلية النباتية 36:1673-1690

راث T (1992) Einsatz wissensbasierter سيستيم زور Modellierung اوند دارستيلونغ فون gartenbautechnischem فاشويسن آم بيسبييل قصر الهجين Expertensystems HORTEX. جامعة هانوفر، ألمانيا

راث T (2011) نظام البرمجيات زور بلانونغ فون هايزانلاغن فون غيوششاوسرن. Fachgebiet النظام الحيوي - أوند Gartenbautechnik. جامعة ليبنيز، هانوفر، ألمانيا

رييس لاستيري D, Slinkert T, كابون HJ, Baganz D, Staaks G, Keesman KJ, (2016) نموذج لنظام أكوابوني للحد من المياه, الطاقة والنيتروجين الاحتياجات. المياه سي تشنول. wst2016127. https://doi.org/10.2166/wst.2016.127

ريتشي M، هالي D، Oetker M (2004) تأثير تردد التغذية على إجلاء المعدة وعودة الشهية في Tilapia Oreochromis niloticus (L.). الاستزراع المائي 234 (1-4) :S657—S673. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2003.12.012

Rusten BE (2006) تصميم وتشغيل مفاعلات الفيلم الحيوي القاعية المتحركة كالدنيس. Aquac Eng:322 — 331

سانشيز-روميرو A، ميراندا بايزا A، ريفاس فيغا م (2016) تطوير نموذج لمحاكاة ديناميات النيتروجين في نظام متكامل لاستزراع الجمبري - الطحالب الكلية مع تبادل مياه خالية. J وورلد أكواكولت سوك 47 (1) :129-138

Sinha NK, Kuszta B (1983) نمذجة و تحديد النظم الديناميكية. فون نوستراند راينهولد، نيويورك

سوكوب J, Macháček P (2014) التسلسل والأشياء الثابتة. (سبرينغر) https://doi.org/10. 1007/978-3-642-39323-5

Sterman J (2000) ديناميات الأعمال: نظم التفكير والنمذجة لعالم معقد. ماكغراو هيل (بوسطن)

Štys D, Stys D الابن, Pecenkova J, Stys KM, Chkalova M, Kuba P, Pautsina A, Durniev D, Nahlık T, Cısa P (2015) 5ID المشاهد مراقبة سلوك مدرسة الأسماك في المتاهات واستخدام الإنتروبيا الدلالية والنحوية لتعريف هيكل المدرسة. العالم أكاد SCI المهندس تكنول إنت

J حساب إلكتر أوتوم التحكم إنف المهندس 9 (1) :281-285 فان Ooteghem RJC (2007) تصميم التحكم الأمثل لالمسببة للاحتباس الحراري الشمسية. جامعة فاغنينغن، فاغنينغن، ص 304

Vanthoor B (2011) طريقة تصميم الدفيئة القائمة على نموذج. جامعة فاغنينغن، فاغنينغن، ص 307

Waller U, Buhmann AK, Ernst A et al (2015) متكاملة الاستزراع المائي متعدد التغذية في نظام إعادة تدوير الصرف الصفري لإنتاج الأسماك البحرية والهالوفيت المائي. أكواك كثافة العمليات 23:1473

Weatherley LR, Hill RG, Macmillan KJ (1993) عملية النمذجة لنظام الاستزراع المائي المكثف. Aquac Eng:215-230

Wik TEI، Lindén BT، Wramner PI (2009) النمذجة الديناميكية المتكاملة للاستزراع المائي ومعالجة مياه الصرف الصحي من أجل إعادة تدوير أنظمة الاستزراع المائي. الاستزراع المائي 287 (3/4) :361-370

Willems JC, بولدرمان JW (1998) مقدمة لنظرية النظم الرياضية: نهج سلوكي. (سبرينغر) ISBN: 978-1-4757-2953-5

ولفرام S (1991) Mathematica: نظام للقيام الرياضيات عن طريق الكمبيوتر. أبحاث ولفرام، الشمبانيا

يوغيف U, بارنز A, إجمالي A (2016) تحليل العناصر الغذائية وتوازن الطاقة لنموذج مفاهيمي من ثلاث حلقات خارج الشبكة, أكوابونيكش. المياه 8:589. https://doi.org/10.3390/W8120589

Zeigler BP, Praehofer H, كيم TG (2000) نظرية النمذجة والمحاكاة, edn 2. إلسيفييه, لندن

وصول مفتوح هذا الفصل مرخص بموجب شروط الترخيص الدولي Creative Commons Attribution 4.0، والذي يسمح بالاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع والاستنساخ بأي وسيلة أو شكل، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلف (المؤلفين) الأصلي والمصدر، توفر رابطًا إلى رخصة المشاع الإبداعي والإشارة إلى ما إذا كانت قد أجريت تغييرات.

يتم تضمين الصور أو مواد الطرف الثالث الأخرى في هذا الفصل في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل، ما لم يذكر خلاف ذلك في خط ائتمان للمادة. إذا لم يتم تضمين المواد في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل ولم يكن الاستخدام المقصود مسموحًا به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، فستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر.

! الصورة 20200929112107029