Karel J. Keesman, Oliver Körner, Kai Wagner, Jan Mji, Divas Karimanzira, Thomas Rauschenbach, na Simon Goddek

** Abstract** Mifano ya hisabati inaweza kuchukua fomu tofauti sana na viwango tofauti sana vya utata. Njia ya utaratibu wa kuorodhesha, calibrate na kuhalalisha, kama zinazotolewa na nadharia ya mifumo, inaweza kuwa na manufaa sana. Katika sura hii, mifumo ya nguvu modeling ya mifumo ya aquaponic (AP), kutokana na mtazamo wa mifumo ya kinadharia, inachukuliwa na kuonyeshwa kwa kila moja ya mifumo ndogo ya mfumo wa AP, kama vile mizinga ya samaki, digester anaerobic na hydroponic (HP) chafu. Inaonyesha zaidi viungo kati ya mifumo ndogo, ili kwa kanuni kamili ya mifumo ya AP inaweza kujengwa na kuunganishwa katika mazoezi ya kila siku kwa heshima na usimamizi na udhibiti wa mifumo ya AP. Changamoto kuu ni kuchagua sahihi mfano utata kwamba hukutana data majaribio kwa ajili ya makadirio ya vigezo na majimbo na inaruhusu sisi kujibu maswali kuhusiana na lengo modeling, kama vile simulation, kubuni majaribio, utabiri na udhibiti.

Maneno muhimu Modeling · Recirculating mfumo wa maji ya maji · Anaerobic digestion · Hydroponic chafu · Multi-kitanzi aquaponic mfumo · Zana

Yaliyomo

• 11.1 Utangulizi
• 11.2 background
• 11.3 RAS Modeling
• 11.4 Modelling Anaerobic Digestion
• 11.5 HP Chafu Modelling
• 11.6 Multi-kitanzi Aquaponic Modelling
• 11.7 Modeling Tools
• 11.8 Majadiliano na Hitimisho
• Marejeo

—

K. Keesman · S. goddek

Mbinu za hisabati na Takwimu (Biometris), Chuo Kikuu cha Wageningen, Wageningen, Uholanzi

O. Körner

Leibniz-Taasisi ya Mazao ya Mboga na Mapambo (IGZ), Grossbeeren, Ujerumani

K. Wagner

Institut für physikalische Prozesstechnik, Chuo Kikuu cha Sayansi Applied Saarbrücken, Saarbrücken, Germany

J. miji

Maabara ya Usindikaji wa Signal na Image, Taasisi ya Systems Complex, South

Kituo cha Utafiti wa Aquaculture na Biodiversity ya Hydrocenoses, Kitivo

Ulinzi wa Maji, Chuo Kikuu cha Bohemia Kusini huko Ceske Budejovice, Nove Hrady, Jamhuri ya Czech

D. karimanzira · T. Rauschenbach

Fraunhofer IOSB-AST, Ilmenau, Germany

© Mwandishi 2019 267

Goddek et al. (eds.), Mifumo ya Uzalishaji wa Chakula cha Aquaponics, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_11

—

Marejeo

Badiola M, Mendiola D, Bostock J (2012) Recirculating Aquaculture Systems (RAS) uchambuzi: masuala kuu juu ya usimamizi. Aquac Eng 51:26 -35. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2012.07. 004

Batstone DJ, Keller J, Angelidaki I, Kalyuzhnyi SV, Pavlostathis SG, Rozzi A, Sanders WTM, Siegrist H, Vavilin VA (2002) IWA Anaerobic Digestion Model hakuna 1 (ADM1). Maji Sci Technol 45:65 —73

Boote KJ, Jones JW (1987) Ulinganisho wa kufafanua usanisinuru wa kamba kutoka kwa ufanisi wa quantum uliopewa, kiwango cha juu cha majani, kutoweka kwa mwanga, index ya eneo la majani, na wiani wa flux ya photon. katika: Biggins J (ed) Maendeleo katika utafiti photosynthesis. Martinus Nijhoff, Dordrecht, pp 415—418

Bot GPA (1993) Modeling kimwili ya hali ya hewa chafu. katika: Hashimoto Y, Bot GPA, siku W, Tantau HJ, Nonami H (eds) chafu kompyuta. Vyombo vya Habari, San Diego, pp 51—74

Buck-Sorlin G, De Visser PHB, Henke M, Sarlikioti V, Ven der Heijden G, Marcelis LFM, Vos J (2011) Kuelekea kazi-miundo kupanda mfano wa kata-rose: simulation ya mazingira mwanga, mwanga ngozi, photosynthesis na kuingiliwa na muundo kupanda. Ann Bot 108:1121 —1134

Challa H, Bakker M (1999) Uwezo wa uzalishaji ndani ya mazingira chafu. Katika: Stanhill G,

Enoch HZ (eds) Mazingira ya dunia 20 — chafu mazingira. Elsevier, pp 333—347

Colt JEK (2013) Athari za aeration na alkalinity juu ya ubora wa maji na ubora wa bidhaa ya kusafirishwa tilapia--utafiti simulation. Swahili la Aqua:46—58

Corominas L, Riegler L, Takács I (2010) Mfumo mpya wa nukuu sanifu katika maji machafu. J Int Assoc Maji Pollut Res 61 (4) :S841—S857

Dahl O-J, Nygaard K (1966) SIMULA: lugha Algol-makao simulation. Commun ACM 9

(9) :671—678. https://doi.org/10.1145/365813.365819 de Zwart HF (1996) Kuchambua chaguzi za kuokoa nishati katika kilimo cha chafu kwa kutumia mfano wa simulation. Chuo Kikuu cha Kilimo cha Wageningen, Wageningen, p 236

Delaide B, Goddek S, Keesman, KJ, Jijakli MH (2018). Mbinu ya kupima aerobic na anaerobic sludge digestion utendaji kwa ajili ya kuchakata madini katika aquaponics. https://popups. uliege.be:443/1780-4507 22, 12

Drayer GE, Howard AM (2014) Modeling na simulation ya makazi ya majini kwa bioregenerative maisha msaada utafiti. Acta Astronaut 93:S.138—S.147. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013. 07.013

El-Mashad H (2003) Solar Thermophilic Anaerobic Reactor (STAR) kwa ajili ya uzalishaji wa nishati mbadala PhD Thesis Wageningen Chuo ISBN: 9058089533-238

Emerenciano M, Carneiro P, Lapa M, Lapa K, Delaide B, Goddek S (2017) Mineralizacão de sólidos. Bras ya Aquac 21—26

Emrich S, Suslov S, Judex F (2007) Kikamilifu wakala msingi. Mifano ya janga kuenea kwa kutumia anylogic. Katika: Kesi za EUROSIM

FAO (2016) Hali ya Dunia Uvuvi na Aquaculture 2016. Kuchangia usalama wa chakula na lishe kwa wote. Shirika la Chakula na Kilimo la Umoja wa Mataifa, Roma

Ficara E, Hassam S, Allegrini A, Leva A, Malpei F, Ferretti G (2012) mifano ya digestion ya Anaerobic: utafiti wa kulinganisha. Katika: Kesi ya 7 Vienna mkutano wa kimataifa juu ya hisabati modeling 2012, p 1052

Fortmann-Roe S (2014) Muumba wa ufahamu: chombo cha jumla cha kusudi kwa mfano wa wavuti & simulation. Simul Model Pract Nadharia 47:28 -45

Frantz JM, Mkono B, Buckingham L, Ghose S (2010) Virtual mkulima: programu ya mahesabu ya gharama joto ya uzalishaji chafu nchini Marekani. HortTechnology 20:778 —785

Galí A, Benabdallah T, Atals S, Mata-Alvarez J (2009) Iliyobadilishwa toleo la ADM1 mfano kwa ajili ya matumizi ya kilimo taka. Bioresour Technol 100 (11) :2783—2790

Goddek S (2017) Fursa na changamoto za mifumo mbalimbali ya kitanzi aquaponic. Chuo Kikuu cha Wageningen. https://doi.org/10.18174/412236

Goddek S, Delaide BPL, Joyce A, Wuertz S, Jijakli MH, Pato la A, Eding EH, Bläser I, Reuter M, Keizer LCP, Morgenstern R, Körner O, Verreth J, Keesman KJ (2018) madini ya madini na kikaboni kupunguza utendaji wa madini ya madini ya madini ya madini ya madini ya madini ya madini ya kikaboni utendaji wa kupunguza kazi wa kazi wa kupunguza kazi wa kazi wa RAS katika sludge ya RAS EGSB mitambo. Aquac Eng 83:10 -19. ISSN: 0144-8609

Goddek S, Keesman KJ (2018) Umuhimu wa teknolojia ya desalination kwa kubuni na kupima mifumo ya aquaponics mbalimbali ya kitanzi. Kuondoa maji 428:76 -85. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017. 11.024

Goddek S, Körner O (2019) kikamilifu jumuishi simulation mfano wa aquaponics mbalimbali kitanzi: utafiti kesi kwa ajili ya mfumo sizing katika mazingira tofauti. Kilimo Syst

Goddek S, Delaide B, Mankasingh U, Ragnarsdottir K, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) Changamoto za aquaponics endelevu na kibiashara. endelevu 7:4199 —4224. https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, Espinal CA, Delaide B, Jijakli MH, Schmautz Z, Wuertz S, Keesman KJ (2016) Punde kuelekea mifumo decoupled aquaponic: mfumo mienendo kubuni mbinu. Maji (Uswisi) 8:303. https://doi.org/10.3390/W8070303

Graber A, Junge R (2009) mifumo ya Aquaponic: kuchakata virutubisho kutoka maji machafu ya samaki na uzalishaji wa mboga. Uharibifu 246:147 —156

Halamachi I, Simon Y (2005) riwaya kompyuta simulation mfano kwa ajili ya kubuni na usimamizi wa mifumo re-circulating aquaculture. Aquac Eng 32 (3—4) :S443—S464. https://doi.org/10.1016/j. aquaeng.2004.09.010

Hassan J et al (2016) Mkusanyiko wa muda mfupi wa NO2-na N2O wakati wa denitrification alielezea kwa kuchukua mseto wa seli kwa transcription stochastic ya jeni denitrification. Plos Comput Biol 11 (1) :e1004621

Yeye E, Wurtsbaugh W (1993) Mfano wa upimaji wa viwango vya uokoaji wa tumbo kwa samaki na uchambuzi wa digestion katika trout ya kahawia ya piscivorous. Trans Am Samaki Soc 122 (5) :S.717-S.730

Henze M, Willi G, Takashi M, Mark L (2002) Ulioamilishwa sludge mifano ASM1, ASM2, ASM2d na ASM3. IWA Publishing katika mfululizo wake wa kisayansi na Ufundi Ripoti, Uingereza. ISBN: 1-900222-24-8

Heuvelink E (1996) Nyanya ukuaji na mavuno: uchambuzi upimaji na awali. Idara ya kilimo cha maua. Chuo Kikuu cha Kilimo cha Wageningen, Wageningen, Uholanzi, uk 326

Jablonsky J, Papacek S, Hagemann M (2016) Mikakati tofauti ya udhibiti wa kimetaboliki katika cyanobacteria: kutoka kwa transcriptional hadi kudhibiti biochemical. Sci Rep 6:33024

Janka E, Körner O, Rosenqvist E, Ottosen CO (2018) Masimulizi ya ufanisi wa PSII-uendeshaji kutoka kwa fluorescence ya chlorophyll katika kukabiliana na mwanga na joto katika chrysanthemum (Dendranthema grandiflora) kwa kutumia mtindo wa jani la multilayer. Pichaosynthetica 56:633 —640

Karimanzira D, Keesman KJ, Kloas W, Baganz D, Rauschenbach T (2016) Modeling nguvu ya mfumo INAPRO aquaponic. Aquac Eng 75:29 —45. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2016.10.004

Keesman KJ (2011) System utambulisho: kuanzishwa. Springer, London

Knaus U, Palm HW (2017) Madhara ya samaki biolojia juu ya ebb na mtiririko aquaponical mimea cultured kaskazini mwa Ujerumani (Mecklenburg Western Pomerania). Ufugaji wa samaki 466:51 -63. https://doi.org/ 10.1016/j.aquaculture.2016.09.025

Körner O, Hansen JB (2011) Chombo cha mtandaoni cha kuboresha uzalishaji wa mazao ya chafu. Acta Hortic 957:147 —154

Körner O, Van Straten G (2008) Uamuzi msaada kwa ajili ya mikakati nguvu chafu kudhibiti hali ya hewa. Comput Electron Kilimo 60:18 —30

Körner O, Aaslyng JM, Andreassen AU, Holst N (2007) Modeling microclimate kwa nguvu chafu kudhibiti hali ya hewa. Hortscience 42:272 -279

Körner O, Warner D, Tzilivakis J, Eveleens-Clark B, Heuvelink E (2008) Msaada wa uamuzi wa kuboresha matumizi ya nishati katika greenhouses Ulaya. Acta Hortic 801:803 —810

Körner O, Gutzmann E, Kledal PR (2017) mfano wa nguvu simulating madhara symbiotic katika mifumo ya aquaponic. Acta Hortic 1170:309 —316

Licamele JD (2009) Biomass uzalishaji na mienendo ya virutubisho katika mfumo wa aquaponics. Chuo Kikuu cha Arizona

Liebig HP, Alscher G (1993) Mchanganyiko wa mifano ya ukuaji kwa optimized COSU2/sub- na jotocontrol ya lettuce. Acta Hortic 328:155 —162

Lugert V, Thaller G, Tetens J, Schulz C, Krieter J (2014) mapitio juu ya ukuaji wa samaki hesabu: kazi nyingi katika uzalishaji wa samaki na matumizi yao maalum. Rev Aquac 8 (1) :30—42

Lupatsch I, Kissil GW (1998) Kutabiri taka ya maji kutoka gilthead seabream (Sparus aurata) utamaduni kwa kutumia mbinu ya lishe. Aquat Hai Resour 11 (4) :265—268. https://doi.org/10. 1016/S0990-7440 (98) 80010-7

Lupatsch I, Kissil GW, Sklan D (2003) Kulinganisha ufanisi wa nishati na protini kati ya aina tatu za samaki gilthead bahari bream (Sparus aurata), Ulaya bahari bass (Dicentrarchus labrax) na grouper nyeupe (Epinephelus aeneus): matumizi ya nishati kwa protini na lipid utuaji. Aquaculture:175—189

Macal CM, North MJ (2005) Mafunzo juu ya modeling wakala makao na simulation. katika: Simulation mkutano, 2005 kesi ya majira ya baridi. IEEE

Madsen LO, Møller-Pedersen B, Nygaard K (1993) Programu inayotokana na kitu katika lugha ya programu ya BETA. Addison-Wesley. ISBN 0-201-62430-3

Marcelis LFM (1994) ukuaji wa matunda na jambo kavu partitioning katika tango. Idara ya kilimo cha maua. Chuo Kikuu cha Kilimo cha Wageningen, Wageningen, uk 173

McCarthy J, Levin MI (1965) mwongozo LISP 1.5 programu ya. MIT Press, Cambridge, MA

Orellana JUW (2014) Utamaduni wa kingfish yellowtail (Seriola lalandi) katika baharini recirculating mfumo wa ufugaji wa maji (RAS) na maji bandia ya bahari. Aquac Swah:20—28

Pagand P, Blancheton JP, Casellas C (2000) Mfano wa kutabiri kiasi cha nitrojeni iliyoharibiwa iliyotolewa katika majivu kutoka bass bahari (Dicentrarchus labrax) recirculating mfumo wa maji. Aquac Eng 22 (1—2) :S137—S153

Pavlostathis SG, Giraldo-gomez E (1991) Kinetics ya matibabu anaerobic: mapitio muhimu. Crit Rev Environ Control 21:411 —490

Poorter H, Anten NP, Marcelis LFM (2013) Utaratibu wa kisaikolojia katika mifano ya ukuaji wa mimea: Je, tunahitaji mifumo ya supra-seli biolojia mbinu. Kiini cha mimea Kinvironi 36:1673 —1690

Rath T (1992) Einsatz wissensbasierter Systeme zur Modellierung und Dartellung von gartenbautechnischem Fachwissen am Beispiel des hybriden Expertensystems HORTEX. Chuo Kikuu cha Hannover, Ujerumani

Rath T (2011) Softwaresystem zur Planung von Heizanlagen von Gewächshäusern. Fachgebiet Biosystem- und Gartenbautechnik. Chuo Kikuu cha Leibniz Hannover, Ujerumani

Reyes Lastiri D, Slinkert T, Cappon HJ, Baganz D, Staaks G, Keesman KJ, (2016) Mfano wa mfumo wa aquaponic kwa mahitaji yaliyopunguzwa ya maji, nishati na nitrojeni. Maji Sci Technol. wst2016127. https://doi.org/10.2166/wst.2016.127

Richie M, Haley D, Oetker M (2004) Athari za mzunguko wa kulisha juu ya uokoaji wa tumbo na kurudi kwa hamu ya kula katika Tilapia Oreochromis niloticus (L.). Ufugaji wa maji 234 (1—4) :S657—S673. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2003.12.012

Rusten BE (2006) Kubuni na uendeshaji wa Kaldnes kusonga kitanda biofilm mitambo. Swahili la Aqua:322—331

Sánchez-Romero A, Miranda-Baeza A, Rivas-Vega M (2016) Maendeleo ya mtindo wa kuiga mienendo ya nitrojeni katika mfumo wa utamaduni wa uduvi wa macroalgae pamoja na kubadilishana maji ya zerowater. J Dunia Aquacult Soc 47 (1) :129—138

Sinha NK, Kuszta B (1983) Modeling na utambulisho wa mifumo ya nguvu. Von-Nostrand Reinhold, New York

Soukup J, Macháček P (2014) Serialization na vitu kuendelea. Springer. https://doi.org/10. 1007/978-3-642-39323-5

Sterman J (2000) mienendo ya biashara: mifumo ya kufikiri na modeling kwa dunia tata. McGraw Hill, Boston

Štys D, Stys D Jr, Pecenkova J, Stys KM, Chkalova M, Kouba P, Pautsina A, Durniev D, Nahlık T, Cısa P (2015) 5id mtazamaji wa tabia ya shule ya samaki katika labyrinths na matumizi ya entropy semantic na kisintaksia kwa ufafanuzi wa muundo wa shule. World Acad Sci Eng Technol Int

J Comput Electr Autom Control Inf Eng 9 (1) :281—285 van Ooteghem RJC (2007) Mojawapo ya kudhibiti kubuni kwa chafu nishati ya jua. Chuo Kikuu cha Wageningen, Wageningen, uk 304

Vanthoor B (2011) mfano makao chafu kubuni mbinu. Chuo Kikuu cha Wageningen, Wageningen, uk 307

Waller U, Buhmann AK, Ernst A et al (2015) Jumuishi mbalimbali trophic aquaculture katika zerokubadilishana recirculation aquaculture mfumo kwa samaki baharini na hydroponic halophyte uzalishaji. Aquac Int 23:1473

Weatherley LR, Hill RG, Macmillan KJ (1993) Mchakato modeling ya mfumo wa kina aquaculture. Aquac Swahili: 215—230

Wik TEI, Lindén BT, Wramner PI (2009) Jumuishi nguvu aquaculture na maji machafu matibabu modeling kwa recirculating mifumo ya aquaculture. Ufugaji wa maji 287 (3/4) :361—370

Willems JC, Polderman JW (1998) Utangulizi wa mifumo ya hisabati nadharia: mbinu tabia. Springer. ISBN: 978-1-4757-2953-5

Wolfram S (1991) Mathematica: mfumo wa kufanya hisabati kwa kompyuta. Wolfram utafiti, Champagne

Yogev U, Barnes A, Pato la A (2016) Virutubisho na uchambuzi wa usawa wa nishati kwa mfano wa dhana ya loops tatu mbali gridi ya taifa, aquaponics. Maji 8:589. https://doi.org/10.3390/W8120589

Zeigler BP, Praehofer H, Kim TG (2000) Nadharia ya modeling na simulation, 2 edn. Lelo, London

Open Access Sura hii ni leseni chini ya masharti ya Creative Commons Attribution 4.0 International License, ambayo inaruhusu kutumia, kugawana, kukabiliana na hali, usambazaji na uzazi katika kati yoyote au format, muda mrefu kama wewe kutoa mikopo sahihi kwa mwandishi wa awali (s) na chanzo, kutoa kiungo kwa leseni ya Creative Commons na kuonyesha kama mabadiliko yalifanywa.

Picha au vifaa vingine vya tatu katika sura hii ni pamoja na katika leseni ya Creative Commons sura, isipokuwa ilivyoonyeshwa vinginevyo katika mstari wa mikopo kwa nyenzo. Ikiwa nyenzo hazijumuishwa kwenye leseni ya Creative Commons ya sura na matumizi yako yaliyokusudiwa hayaruhusiwi na kanuni za kisheria au zinazidi matumizi yanayoruhusiwa, utahitaji kupata ruhusa moja kwa moja kutoka kwa mwenye hakimiliki.

! picha-20200929112107029