I n t e r n at ion al  Jou r n al   of   E lec t r ical  an d   Com p u t e r   E n gin e e r in ( I JE CE )   Vol.   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 ,   pp.   505 ~ 519   I S S N:  2088 - 8708 ,   DO I 10 . 11591/i jec e . v 15 i 1 . pp 5 05 - 519             505       Jou r n al  h omepage ht tp: // ij e c e . iaes c or e . c om   C on t r ol  of  an  a q u a p on i c  syste m  t o i m p r ove   t h e  yi e ld  o f  gr a t il ap ia  an d  l e t t u c e  c u ltivat io n       Ju an   Her b e r   Grados   Ga m ar r a 1 ,   S an t iago  L in d e r   Rub os   Jim e n e z 1 ,   Roj as   S alazar   Ar c e li Ol ga 2 E d u ar d Ne ls on   Chávez   Gal legos 3 ,   L in e t t   Angél ica  Ve las q u e z   Jim e n e z 4 ,   Rober t   Ju li Co n t r e r as   Rive r a 5 ,   M ar io  Alb e r t o   Garc ia  P e r e z 1   1 D e pa r tm e nt  of  E le c tr ic a E ngi ne e r in g, F a c ul ty  of  E le c tr ic a a n d E le c tr oni c  E ngi ne e r in g, U ni ve r s id a d N a c io na de C a ll a o, C a ll a o, P e r u   2 D e pa r tm e nt  of  N ur s in g, F a c ul ty  of  H e a lt h S c ie nc e s , U ni ve r s id a d N a c io na de C a ll a o, C a ll a o, P e r u   3 D e pa r tm e nt  of  E le c tr oni c  E ngi ne e r in g, F a c ul ty  of  E le c tr ic a a n d E le c tr oni c  E ngi ne e r in g, U ni ve r s id a d N a c io na de C a ll a o, C a ll a o, P e r u   4 D e pa r tm e nt  of  I ndus tr ia E ngi ne e r in g, F a c ul ty  of  S c ie nc e  a nd E ngi ne e r in g, U ni ve r s id a d de  C ie nc ia s  y H uma ni da de s , L os  O li vos P e r u   5 D e pa r tm e nt  of  I ndus tr ia E ngi ne e r in g, F a c ul ty  of  E ngi ne e r in a nd A r c hi te c tu r e , U ni ve r s id a d C e s a r  V a ll e jo , C a ll a o, P e r u       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  J un  20,   2024   R e vis e S e 9,   2024   Ac c e pted  Oc 1,   2024       W at er  q u a l i t y   as s es s men t   p re s en t s   ch a l l e n g e s ,   p r i ma ri l y   t h p au c i t y   o f   av ai l ab l d a t an d   o n g o i n g   s y s t em  ma i n t en a n ce.   T h i s   r es earch   d ev e l o p s   a n   au t o mat e d   mo n i t o ri n g   an d   co n t ro l   o w at er  q u al i t y   p ara met ers   i n   aq u a p o n i c   s y s t ems   w i t h   i n t ern e t   o t h i n g   (I o T )   t ech n o l o g y .   Pro p er  fi s h   fee d i n g   man ag eme n t   i s   i mp o rt a n t ,   w h i ch   i s   w h y   t h fi s h   w ere   fed   at   1 2 : 0 0 ,   1 6 : 0 0   an d   0 7 : 0 0 .   T h mo s t   s i g n i fi ca n t   re l at i v erro rec o rd e d   d u r i n g   t h v al i d a t i o n   o t h D S 1 8 B 2 0 ,   PH - 4 5 0 2 C,   SE N 0 2 4 4 ,   SE N 0 2 3 7 - A ,   SE N 0 1 8 9   a n d   D FR0 3 0 0   s e n s o rs   i s   5 . 0 % .   T h max i mu s t an d ard   d e v i a t i o n   b et w een   t h e   men t i o n ed   s en s o r s   w a s   1 . 9 6 ,   a n d   t h h i g h es t   c o effi c i en t   o v ar i at i o n   reac h ed   7 . 2 4 % .   Befo re  t h i n s t a l l a t i o n   o t h a q u a p o n i s y s t em,   t h s p ec i fi g ro w t h   rat (SG R)  o fi s h   w a s   4 . 8 9 ± 0 . 1 7 %   a n d   af t er  i mp l eme n t i n g   t h a u t o mat e d   aq u a p o n i c s   s y s t em,   t h SG R   o f i s h   i n cr eas e d   t o   6 . 2 1 ± 0 . 2 4 % .   T h feed   co n v ers i o n   rat i o   v a l u e s   o f   t h fi s h ,   b o t h   b ef o re  an d   af t er  t h e   i n s t al l at i o n   o f   t h co n t r o l   s y s t em,   w ere  1 . 9 8 ± 0 . 1 4 %   an d   1 . 5 3 ± 0 . 0 9 % ,   res p ect i v e l y .   In   ad d i t i o n ,   an   i m p ro v emen t   i n   p l an t   g r o w t h   w as   o b s erv e d ,   ev i d en ce d   b y   t h e   d i ffere n ce  i n   t h v a l u e s   o h ei g h t ,   n u m b er  o l eav e s ,   l eaf  l en g t h ,   an d   w ei g h t   o t h p l a n t s   b efo re  a n d   af t er  t h i n s t a l l a t i o n   o t h c o n t ro l   s y s t em,   w h i c h   w as   7 . 7 4   cm,   5   l ea v es ,   5 . 6   cm,   an d   4 1 . 6   g   res p ect i v e l y .   K e y w o r d s :   Applica ti on   Aqua ponic   I nter ne of   thi ngs   L e tt uc e   T il a pia   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e.     C or r e s pon din A u th or :   E dua r do  Ne ls on  C ha ve z   Ga ll e gos   De pa r tm e nt  of   E lec tr onic  E nginee r ing ,   F a c ult y   of   E lec tr ica a nd  E lec tr onic  E nginee r ing Unive r s idad   Na c ional  de C a ll a o   Av.   J ua P a blo    306,   B e ll a vis ta  07011,   C a ll a o,   P e r u   E mail:   e nc ha ve z g@una c . e du. pe       1.   I NT RODU C T I ON   T he   pr og r e s s ive  r e duc ti on  o f   a gr icultur a l   land  is   a tt r ibut e d   to  va r ious   c ur r e nt   t r e nds ,   s uc a s   population  gr owth ,   u r ba niza ti on,   dr a s ti c   e nvir on menta c ha nge s ,   de c r e a s ing  wa ter   s upply   a nd  c ha ll e nge s   in  f ood  s e c ur it y   [ 1 ] .   T he r e f o r e ,   the  c ur r e nt   pa r a dig highl ight s   the  u r ge nc of   r e s e a r c hing  ne a gr icultur a l   methodologi e s .   I n   thi s   c ontext,   the   a qua ponic  c ul ti va ti on  methodology   e mer ge s   a s   a   pr om is ing  s olut ion  to   incr e a s e   a gr icultur a pr oduc ti vit y   [ 2] .   Aqua po nics   r e pr e s e nts   a int e gr a ted  f ood  pr oduc ti on  s ys tem,   c ombi ning  hydr oponics ,   a   method   of   gr owing   pla nts   without   s oil ,   with   a qua c ult ur e ,   whic h   is   the   r a is ing  of   a qua ti c   a nim a ls   s uc a s   f is h   [ 3] .   Allowing  va r ious   f unda menta int e r a c ti ons   be twe e the   dif f e r e nt   c omponents   of   the  s ys tem,   including  f is h,   p lants ,   nit r if ying   ba c ter ia  s uc a s   nit r os omonas   a nd  nit r obac ter Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   505 - 519   506   T he   latter   a r e   r e s pons ibl e   f or   t r a ns f or mi ng  the  a m moni a   pr oduc e by  f is int e s s e nti a nutr ients   f or   plants ,   whic by   a bs or bing  it   i mpr ove   their   pe r f o r man c e   whe gr owing   [ 4] ,   p r ovidi ng   many   a dva ntage s   ove r   tr a dit ional  a gr icultu r e ,   s ince   they   r e quir e   les s   wa ter ,   land   a nd  f e r ti li z e r s ,   mi nim izing  the  wa s te  [ 5]   How e ve r ,   f a c tor s   s uc a s   the  f il t r a ti on  s ys tem,   w a ter   f low  a nd  a e r a ti on ,   a s   we ll   a s   the  type  o f   f is a nd  plants   gr own,   c a r e gulate   the   main  a qua pon ics   s ys tem  [ 6] ,   to  a void   a bnor mal   va r iations   in   d is s olved   oxyge va lues   ( DO ) ,   a mm onia  ( NH 3 ,   NH 4+ ) ,   n it r it e   ( NO 2 - ) ,   s a li nit y,   e lec tr oc onduc ti vi ty  ( E C ) ,   potential  hydr oge ( pH) ,   tempe r a tu r e   a nd  tu r bidi ty  [ 7] .   T he s e   va r iations   im pa c wa ter   qua li ty   a nd  ther e f o r e   th e   gr owth   r a te  of   c r ops ,   ult im a tely  c a us ing  their   de a th  due   to  poor   wa ter   qua li ty  mana ge ment  [ 8] .   T his   is   why  the  int r oduc ti on  of   a utom a ti on ,   int e ll igent   s tr a tegie s   a nd  c onne c ti vit is   viable   f or   the  mana ge ment  of   c ompl e a qua ponic  s ys tem s   that  r e quir e   s pe c if ic  s kil ls   a nd  c ompl e tool s   [ 9] .   As   de mons tr a ted  by  r e s e a r c by   Qin  a nd  M a r di   [ 10] ,   s im ply  knowing  a nd  r e c or ding   wa t e r   pH  a nd  tempe r a tur e   da ta  in   a qua ponics   s ys t e ms   c a n   im pr ove   the   s ys tem's   a bil it y   to   a ddr e s s   p r oblems   by   mor e   a c c ur a tely   identif ying   thei r   c a us e s   a nd  of f e r ing   e f f e c ti ve   s olut ions .   Anothe r   r e s e a r c c a r r ied   out  by   M a ns or   e al.   [ 11 ]   im p leme nted  a   moni to r ing   a nd  da ta  r e c or ding  s ys tem  that,   thr ough   a n   Andr oid   de vice   a nd  a   we s e r ve r ,   a ll owe view ing   the   c ondit ion s   of   f is a nd  plants   in   a qua ponic  s ys tems ,   ba s e on  the   int e r ne of   thi ng   ( I o T )   to   c ontr ol   tempe r a tur e ,   hum i dit y,   pH   leve ls   a nd  wa ter   pumps   thr ough  mi c r oc ontr oll e r s .   How e ve r ,   thes e   s tudi e s   do  not  f ull a na lyz e   s ome   f unda menta pa r a mete r s   f or   wa ter   qua li ty   s ince   t he f oc us   mainly  on   tempe r a tur e   a nd   pH,   r e s ult ing  in  thi s   inf or mation  be ing   ins uf f icie nt  f or   a   c omp r e he ns ive  e va luation  of   the  a qua ponic  s ys tem,   s ince   c ha nge s   in  wa ter   qua li ty  oc c ur   quickly  a nd  if   one   e leme nt  is   out  of   s ync ,   the  e nti r e   s ys tem  c ould  dir e c tl th r e a ten  c r op   gr owth  a nd  mor talit y .   F u r ther mor e ,   ther e   a r e   s tudi e s   in  whic h,   de s pit e   a na lyzing  a   gr e a ter   nu mber   of   pa r a mete r s ,   the  be ne f it s   of f e r e by  the  a ppli c a ti on  of   tec hnologi e s   c ompar e to  tr a dit ional  method s   in  c r op   de ve lopm e nt  a r e   not   mentioned,   a s   is   the   c a s e   of   the   s tudy  c a r r ied   out  by   Kok   e al .   [ 12]   who  us e a   P I C 18F 4550  mi c r oc ontr o ll e r   to   a na lyze   pa r a m e ter s   a nd  f oc us e only  on  the  c ont r ol  r e s pons e s .   Anothe r   c a s e   is   the  s tudy  c a r r ied  out   by   Autos   e t   al.   [ 13 ]   whe r e   the  A r duino  M e ga   wa s   us e to   c ontr o the   a qua ponic  s ys tem  a nd  pa r a mete r s   we r e   a na lyze d,   but  it   onl f oc us e on  the  c ontr ol  o f   the  pa r a mete r s .   F or   thi s   r e a s on,   thi s   s tudy  e va luate s   the  i mpac of   a n   a qua ponic  moni tor ing  s ys tem  on   the   gr owth   a nd  he a lt h   o f   lettuce   ( L ac tuca  s ati v v ar .   c r is pa ) ,   whic h   is   the   ve ge table   in  g r e a tes de mand,   a nd   gr a y   ti lapia   ( Or e oc hr omis   nil oti c us ) ,   whic c a a da pt  to  dif f e r e nt  e nvi r onments   [ 14] ,   a na lyzing  the  c ontr ol  o f   wa ter   qua li ty  pa r a mete r s   s uc a s   tempe r a tur e ,   pH,   tot a dis s olved  s oli ds   ( T DS) ,   dis s olved  oxyge n,   tur bidi ty ,   f lot a ti on  a nd  e lec tr oc onduc ti vit y,   a nd  thei r   im pa c t   on  c r op   de ve l opment.       2.   M AT E R I AL S   AN M E T HO D   T he   R a s pbe r r P 4B   is   a   mi c r oc omput e r   us e in  thi s   s tudy  to  c oll e c da ta,   pr oc e s s   inf or mation,   a nd  tr a ns mi s ignals   to  the  a c tuator .   T he   R a s pbe r r y   P 4B   wa s   s e lec ted  be c a us e   it   ha s   be tt e r   pe r f or manc e ,   c ompatibi li ty,   be tt e r   pr oc e s s or ,   mul ti media   s uppor t,   us e s   low  ba tt e r c ons umpt ion,   a nd  wor ks   ove r   wir e les s   f idelit y   ( W i - F i)   [ 15] .   T he   p r ogr a mm ing   langua ge   us e will   be   P ython   3. 10   with   whic the   opti mal   ope r a ti ng  va lues   will   be   pr ogr a mm e d.   T he   number   o f   metr ics   to  moni tor   a ls inf luenc e s   the  qua li ty  a nd  c o s of   the   de ve loped  moni tor ing  s ys tem  [ 16] .   I c a s e s   whe r e   the  va lues   of   the   moni tor e pa r a mete r s   a r e   dif f e r e nt  f r om   the  va lues   e s tablis he a s   opti mal,   R a s pbe r r wil s e nd  a   c ontr o s ignal   to   the   c or r e s ponding   a c t ua tor s   to   r e gular ize   s a id  pa r a mete r s   in  ti me.   Among   the  s e ns or s   us e we   ha ve   the  f oll owing:  a   tempe r a tur e   s e ns or   ( DS18B 20) ,   whic a ll ows   tempe r a tu r e s   be twe e - 55   °C   to   125   °C ,   with   a   p r e c is ion  of   ± 0. 5   °C ,   pow e r e by  a   volt a ge   of   to  5   V;  a   pH  s e ns or   ( pH - 4502C ) ,   whic a ll ows   mea s ur e ment  of   pH  in  a   r a nge   o f   to   14  powe r e f r om  3. 3   to  5. 5   VD C a   tot a dis s olved  s oli ds   s e n s or   ( S E N0244) ,   whic a ll ows   mea s ur e ment  of   r a nge s   f r om  0   to  2000   ppm  us ing  a ope r a ti ng  volt a ge   of   3. to  5. 5   C VV a   dis s olved  oxyge s e ns or   ( S E N0237 - A ) ,   ha ving   a   de tec ti on  r a nge   of   0~20   mg/ L ,   with   a n   ope r a ti ng  volt a ge   r a nging   f r om   3 . 3~5. 5   V   a nd   a a na lo output   s ignal  that  is   be twe e 0~3   [ 17] a ls a   tur bidi ty  s e ns or   ( S E N0189)   a nd  f loat  s e ns or   ( Z P 5210 )   a nd  the  c onduc ti vit s e ns or   ( DFR 0300) .   As   c a n   be   s e e i F igur e   1,   a mong   the  a c tuator s   that   r e s pond  to   a   c ontr ol   s ignal  we   ha ve   a   mi ni   wa ter   pump   ( AD 20P - 1230A)   DC   12   V   of   4. 2   W   with  a   f low   r a te  of   240   L /H,   a   r e c ir c ulation  pump   of   wa ter   ( R e s un  S P 3800) ,   s yr inge  pumps   f or   pH  that   a r e   a c ti va ted  by   s teppe r   mot o r s   ( 28byj48)   that   ha ve   a   nomi na l   volt a ge   be twe e 5   a nd  12  a nd   ins e r pH  if   the   va lue  is   lowe r   than  de s ir e or   a   ba s ic  s ubs tanc e   if   the  va lue  is   gr e a ter   than  the   e s tablis he one ,   2   P e lt ier s   ( T E C 1 - 12706)   whic ha s   a ope r a ti ng  volt a ge   of   0 - 12V  a nd   a n   ope r a ti ng   c ur r e nt  of   0 - 6A  to   he a t   or   c ool   the   wa ter   in   the   tank  a n a n   a ir   pump  to  oxyge na te  the   wa ter   f r om   the  R e s un - AC br a nd  f r om  C hina   with  a   powe r   of   18   W .   F inall y,   ther e   is   a   7”   thi f il m   tr a ns is tor - li quid  c r ys tal  dis play  ( T F T   L C D)   that  a ll ows   the  R a s pbe r r P to  dis play  th e   a ve r a ge   va lues   of   tempe r a tur e ,   pH ,   tot a d is s olved  s oli ds ,   dis s olved  oxyge n,   tur bidi ty,   f loat  s e ns or ,   a nd   the  s tate   of   the   a c tuator s   on  the  R a s pbe r r P c onduc ti vit y.   All  t he s e   s e n s or   va lues   c a a l s be   view e a nd  s tor e in  the  F ir e ba s e   or   in   the  a ppli c a ti on,   whic c a dis play  th e   a c tuator 's   on  or   of f   ti me .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontr ol  of  an  aquaponic  s y s tem   to  impr ov e   the  y i e ld  of  gr ay   . . .   ( J uan   He r be r   Gr ados   Gam a r r a)   507       F igur e   1.   Ge ne r a c ir c ui that   will   be   int e gr a ted  int the  a qua ponic  s ys tem       2. 1.     De s c r ip t ion   o f   s ys t e m   op e r at ion   B pr ogr a mm ing   the  s ys tem  with  the   c ondit ions   d e tailed  in  F igu r e   2,   the  s ys tem  c a c onti nuous ly   moni tor   wa ter   qua li ty   pa r a mete r s .   I tu r n,   it   a c ti va tes   the  a c tuator s   to  a djus the  va lues .   T he s e   v a lues   a r e   c onf igur e f r om  the   a ppli c a ti on  whe r e   the  int e r va l s   f or   e a c pa r a mete r   a r e   e s tablis he d.   Onc e   the  O K”   butt on  is   pr e s s e d,   the  va lues   will   be   s e nt  to  the  R a s pbe r r P to  be   s tor e in   the  f or of   va r iable s ,   whic will   be   us e to  c ompar e   with  other   va lues   obtaine in  e a c s e ns or ,   de pe nding  on  wha you  wa nt  to  a c hi e ve ,   the  a c ti va ti on  c a be   c ondit ioned.   o r   not   of   the   a c tuator s .   I f   the  DS18B 20  s e ns or   de tec ts   a   tempe r a tur e   lo we r   than   26  °C   to  29   °C ,   it   c a be   he a ted  with  the  f ir s P e lt ier ,   a nd  if   it   is   a   higher   tempe r a tur e ,   it   c a be   c oo led  with  the  s e c ond  P e lt ier .   I f   the   wa ter   leve is   be lo the  mi ni mum   s e leve l ,   the   r e c ir c ulation   p ump  will   a utom a ti c a ll a c ti va te  to  r a is e   the  nor mal  wa ter   le ve [ 15] .   I f   the  P H - 4502C   de tec ts   that  the  pH  is   ou ts ide  the   nor mal  r a nge   of   6 . to   8 . 0,   it   will   be   r e gulate b dr ippi ng   a lkaline   ( pH   incr e a s ing  s olut ion)   or   a c idi c   ( pH   de c r e a s ing)   int the  main   c ontaine r   us ing  the   pH   s yr inge  pumps   [ 18] .   T he   r e c ir c ulation   pump   will   a c ti va te  if   the  T DS  va lue  is   a bove   1 , 200   ppm  a nd  will   de a c ti va te  whe the  va lue  de c r e a s e s   to  900  ppm.   I t he   s a me   wa y,   the  r e c ir c ulation  pump   will   maintain  the   tur bidi ty  in   the  r a nge   o f   15   to   22  NT U ,   a c ti va ti ng   whe the  tur bidi ty  va lue   is   a bove   the   maximum   va lue  a nd   tur ning   of f   whe the   mi nim um   va lue  is   r e a c he d.   T he   a i r   pump  will   be   a c ti va ted  only   if   the   dis s olved  oxyge va lue  is   les s   than  mg/ L ,   unti it   r e a c he s   it s   nor mal  va lue  of   8. 5   mg/ L   [ 19] .   High   E C   leve ls   s ugge s c o ntamination  in   the   wa ter   a nd   may   r e s ult   in   f is po pulation  mor talit y.   How e ve r ,   a   mi nim u o r   opti mal   s a lt   c ontent  of   1 , 000  to  1 , 500   µ S /cm   is   be tt e r   a s   it   h e lps   f is h   maintain  a n   os mot ic  ba lanc e ,   maintaining   maxim um  nutr ient  us e   wi thout   the  ne e d   to   ove r - f e r ti li z e .   I f   it   is   higher ,   the   mi ni   wa ter   pump   will   be   a c ti va ted,   o th e r wis e ,   the  ba s ic  pH  s yr inge   will   be   a c ti va ted  to  maintain  the  E C   leve a 1 , 250  µ S /cm   [ 20] .   All   of   thes e   mea s ur e ments   mentioned  will   be   s tor e in  F i r e ba s e   a nd  will   be   view e thr ough  the  mobi le  a ppli c a ti on.     2. 2.     S ys t e m   ar c h it e c t u r e   As   s hown   in  F igu r e   3 ,   the  a qua r ium   tank   is   mad e   of   plas ti c   that  c ontains   30  l it e r s   of   wa ter ,   ha s   a   c yli ndr ica s ha pe ,   a nd   dim e ns ions   of   35  c m   in   r a dius   a nd  40   c in   he ight .   Above   the  tank ,   s ome   polyvi nyl  c hlor ide  ( P VC )   tubes   ha ve   c ir c ular   holes   with  a   r a dius   of   4   c m,   in  whic the   lettuce   plants   a r e   loca ted,   a nd  a t   the  ba s e ,   it   ha s   other   holes   f or   the  e nt r of   wa ter   with  nut r ients .   T he s e   P VC   pipes   a r e   s tac ke on  the  tank  c ontaining  the  ti lapia   s that   the  be ll   s iphon  dr a ins   the  pumped  wa ter   ba c to   the  tank   thr ough   a   c los e d   c ir c uit .   T he   wa ter   pump ,   whic h   is   loca ted  a t   the  bo tt om  of   the  tank,   f r om   it s   pos it ion   pumps   wa ter   c o ntaining  the  f is wa s te  to  the  top  thr ough  the  pipes ,   whe r e   the  nit r if ying  ba c ter ia  r e s pons ibl e   f or   tr a ns f or mi ng  thi s   wa s te  int nut r ients   a r e   loca ted,   whic h   the  lettu c e   will   late r   us e .   T hus ,   de c r e a s ing  the   leve o f   a mm onia  pr oduc e by  f is e xc r e ti on ,   whic h   in   tur n   de c r e a s e s   the  mor talit o f   the  f is population   [ 21 ] .   T he   inc r e a s e   in  tempe r a tur e   in  the   pond  c a us e s   toxi c it leve ls   to   i nc r e a s e ,   c a us ing  gr e a ter   pr oduc ti on  o f   a mm onia   a nd  other   nit r oge nous   c ompounds .   T ha is   why  the  P e lt ier   is   us e to  c ontr ol  the  tempe r a tur e ,   thr ough  the  us e   of   a   he a s ink  c onne c ted  to  two  hos e s ,   in  whic one   is   in  c h a r ge   of   e xtr a c ti ng  the   wa ter   a nd  the  other   of   r e tur n ing  c old  wa ter   to  ke e the  pond  a a idea tempe r a tur e .   T he   18   W   R e s un - AC O,   a a ir   pump  f r om  the  c it of   S he nz he in  C hina,   wa s   us e to   a c hieve   a a de qua te  a ir   d r op   of   to   8   li ter s   pe r   mi nute  f or   s mall - s c a le   s ys tems   [ 22] .   At   the  bo tt om,   ne xt   to   the   a qua poni c   tank,   you   c a n   s e e   two   s yr inge  pumps   f o r   pH,   on e   loade with  a c id  s olut ion  a nd  the  othe r   with   a lkaline  s olut ion,   e a c one   ha s   a   mot o r   that  s tep  by   s tep  will   a c ti va te  a nd  go   f or wa r d   o r   ba c kwa r ba c k   inj e c ti ng   the  s olut ions   int o   the   wa ter   to   load   the   s yr inge  o f   3   c m   in   diame ter   a nd  a   volum e   of   60  ml .   I f   the  pH   va lue  o f   the  a qua ponic  tank  is   higher   than  e s tablis he d,   a a lkaline   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   505 - 519   508   s olut ion  will   be   inj e c ted,   a nd  i f   it   is   lowe r ,   a a c i dic  s olut ion  will   be   inj e c ted.   T he   f is wa s te  e nr ic he with  a mm onia  r e mains   de e in   the  a qua ponic  tank ,   whic is   take to   biof il te r s   thr ough   wa ter   pump s ,   whe r e   nit r if ying   ba c ter ia   de c ompos e   the   a mm onia   int o   nit r a tes   a nd   nit r it e s   that   a r e   us e by   plants   a s   n utr ients .   S ubs e que ntl y,   a f ter   f il te r ing  a ll   the  wa ter ,   it   is   r e c i r c ulate a ga in  to  the  a qua c ult ur e   tanks   s a f e ly,   thus   be ing  a   c los e c ir c uit   [ 23] .   T he   biof il te r   c ontains   a   f il ter   medium  with  a   por ous   textur e ,   thr ough   whic wa ter   a nd  ba c ter ia  that  r e qui r e   good   a e r a ti on  pa s s .   T his   bio f il ter   is   a   c yli ndr ica tank  loca ted  a bove   the  two  s yr inge   pumps   f or   pH   [ 24 ] .   T o   moni tor   a nd  a ler t   c ha nge s   i the  leve ls   of   the  va r iable s ,   the  a qua ponic  s ys tem   c oll e c ts   inf or mation   f r o the   va r iable s   thr ough   the  de vi c e 's   s e ns or s ,   in  the   f or o f   tempe r a tur e ,   tu r bid it y,   pH,   dis s olved  oxyge n,   T DS,   a mm onia,   a nd  leve of   wa ter   in  the  pond.   T hr ough  the  mi c r oc omput e r ,   the  da ta  r e c e ived  by  the   s e ns or s   will   be   a na lyze us ing  th e   pr ogr a m   c r e a ted  in   P ython ,   a nd  then   the  I oT   te c hnology  will   be   us e to  s e nd  to  the  c loud  s e r ve r ,   f or   r e gis tr a ti on  a nd  us e r   int e r f a c e   [ 25] .   T hus ,   a ll owing   the  g r owe r   to  c onti nuous ly  moni tor   a nd  e va luate   the   s tatus   of   the  pond  f r om   a   gr e a t   dis tanc e   in  r e a ti me   a s   s hown   in   F igur e   3.   Additi ona ll y ,   thes e   va lues   will   be   dis playe on  a   T F T   L C s c r e e c onne c ted  to  the  R a s pbe r r P i   4.           F igur e   2.   S ys tem  p r ogr a mm ing   f lowc ha r t           F igur e   3.   Ar c hit e c tur e   of   the  a utom a ted  a qua ponic  s ys tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontr ol  of  an  aquaponic  s y s tem   to  impr ov e   the  y i e ld  of  gr ay   . . .   ( J uan   He r be r   Gr ados   Gam a r r a)   509   2. 3.     And r oid   ap p li c a t ion   f or   h yd r op o n ic  gr owi n g   T he   Andr oid   a ppli c a ti on   f o r   hyd r oponic   c ult ivat ion  s hown  in   F igu r e   4 .   T his   a ppli c a ti on  ha s   a int e r f a c e   to  dis play  the  wa ter   qua li ty  pa r a mete r s ,   whic a r e   obtaine thr ough   the  s e ns or s   of   the  a q ua ponics   s ys tem  a s   s how in  F igur e   4( a )   a nd  with   a in ter f a c e   to  ve r if y   the  s tatus   of   the  a c tuator s   a s   s how in     F igur e   4( b ).   T hr ough   the  mes s a ge   que uing  tele metr tr a ns por ( M QT T )   pr otocol ,   thi s   a ppli c a ti on   will   a ll ow   you  to  moni tor   the  s ys tem  r e mot e ly  by  e xtr a c ti ng  i nf or mation  f r om  the  s e ns or s   a nd  s e nding  it   to  the  F ir e ba s e .   T he   da ta  that  will   be   s tor e in   it   c a be   view e t hr ough  a   J S ON   f il e   that   is   s ync hr onize with   e nd   us e r s   or   Andr oid - ba s e mobi le  a ppli c a ti ons   in  r e a l - ti me  a nd  will   be   upda ted  e ve r y   5   s e c onds   [ 26] .   I n   a ddi ti on,   the   ope r a ti on  of   the  a c tuator s   c a be   view e d   thr ough   t he   a ppli c a ti on,   making   it   pos s ibl e   to   tu r n   them   on   a nd   of f   r e mot e ly  a s   long  a s   the   a f or e mentioned  c ondit ions   a r e   r e s pe c ted.         ( a )   ( b)     F igur e   4.   Applica ti on  o f   the   a qua ponic  s ys tem:  ( a s e ns or   va lues   a nd  ( b s tatus   of   the  a c tuator s       2. 4.     E xp e r im e n t al   p r oc e d u r e   T he   c a li br a ti on   pr oc e s s   of   the   s e ns or   node   wa s   s tar ted  us ing  c e r ti f ied   indus tr ial   e quipm e nt,   thr ough  c ompa r is ons   the   pr e c is ion  o f   the   s e ns or s   of   the   a qua ponics   s ys tems   wa s   c a lcula ted.   Onc e   th e   s ys tem  wa s   a utom a ted,   30   lettuce   s e e dli ngs   we r e   gr o wn,   whic h   ha d   s pe c if ic  c ha r a c ter is ti c s   with   a   he ight   of     a nd   7   c m,   a nd   s e ve r a lea ve s   be twe e 4   a nd   5.   T he   r oots   of   the   lettuce   s e e dli ngs   we r e   c lea ne with   dis ti ll e d   wa ter   be f or e   c ult ivation,   e a c one   wa s   wr a ppe in  a   s ponge   a nd  then  plac e ins ide  a   glas s   that  wa s   int r oduc e int o   the  P VC   tubes   of   the   s ys tem.   F o r   f is s e lec ti on,   40   ti lapia   that  we r e   in   the  f r y   s t a ge   we r e   c hos e n.   Af ter   thi s ,   da ta  on   the  gr owth   of   plants   a nd  f is we r e   r e c or de d,   be f or e   a nd   a f ter   the  a utom a ted  a qua ponic  s ys tem  wa s   ins talled  to   c ompar e   the [ 27 ] .   I n   the   c a s e   of   ti lapia ,   e ve r y   f our th  nigh thr ough   r a ndom  s a mpl ing,   the   we ight   wa s   mea s ur e wit a   M e tt ler   T oledo  M L 204T /00   a na lyt ica s c a le  a nd   the   gr owth  length  wa s   mea s ur e us ing  a   tape   mea s ur e ,   to  e va luate   the  we ight   ga in  ( W G) ,   the  s pe c if ic  gr o wth  r a te  ( S GR ) ,   the  f e e c onve r s ion  r a ti a nd   the  s ur vival  r a te  that  we r e   c a lcula ted  with   ( 1 )   to  ( 4 )   r e s pe c ti ve ly.           ( ) =        ( )          ( )   ( 1)              =   ( ln     ( ) ln      ( ) ) (  .    ) ×   100   ( 2)            =      (    ) ( )        (     ) ( )   ( 3)         % =                           × 100   ( 4)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   505 - 519   510   T he   c ha r a c ter is ti c s   of   the  lettuce   we r e   mea s ur e to  a na lyze   it s   gr owth.   I the  c a s e   of   the  lettuce ,   it s   he ight   a nd   length   we r e   mea s ur e with   a   mea s ur ing  tape ;   it s   we ight   wa s   c a lcula ted  in   gr a ms   e a c w e e that   ha pa s s e d,   with   whic h   the   gr owth   r a te   o f   the  lett uc e   wa s   c a lcula ted.   T he s e   mea s ur e ments   we r e   c a r r ied  out   dur ing  the  4   we e ks   that  the  e xpe r i menta ti on  las ted.     2. 5.     S e n s or   c ali b r at ion   P r e c is ion  r e pr e s e nts   a   f unda menta f a c tor   that   i nf luenc e s   the  pe r f or manc e   of   e a c mea s ur ing   ins tr ument.   F o r   thi s   r e a s on,   in   thi s   r e s e a r c the  s tanda r de viation,   the  r e lative  e r r o r   a nd  the   c oe f f icie nt  of   va r iation  we r e   us e d.   T he s e   s tatis ti c a tool s   will   gua r a ntee   the  r e li a bil it of   the  r e s ult s   obtaine a nd  thus   de tec pos s ibl e   e r r or s   in  the   da ta  c oll e c ted.     2. 5. 1.   S t an d ar d   d e viat ion   S tanda r de viation  is   a   mea s ur e   of   dis pe r s ion  in  a   da ta  s e t,   s howing  how  dis pe r s e the  da ta  is   a r ound  the  mea n,   a ll owing  us   to  e va luate   the  c ons is tenc a nd  pr e c is ion  of   the  da ta.   T he   s tanda r de viation  o b t a i n e d   i n   e a c h   t e s t   c a r r i e d   o u t   a l l o w s   u s   t o   k n o w   t h e   p r e c i s i o n   o f   t h e   s a m p l e s .   T h i s   c a n   b e   c a l c u l a t e d   u s i n g   ( 5 ) .     σ = ( ) = 1 ( 1 )   ( 5)     L inea r it is   c los e ly  r e late to  the   pr opor ti ona li ty  o f   input   a nd  outpu t.   T he   c a li br a ted  s e ns or s   in  thi s   moni tor ing   de vice   a r e :   pH,   wa ter   tempe r a tur e ,   e l e c tr oc onduc ti vit y,   T DS,   tempe r a tu r e   a nd   humi dit s e ns or s   [ 28] .   T his   c a li br a t ion  im p r ove s   the  pr e c is ion  of   the   mea s ur e ments .     2. 5. 2.   Re lat ive   e r r or   R e lative  e r r or   is   a   mea s ur e   that   indi c a tes   the   pr e c is ion  of   a   mea s ur e ment,   in   thi s   c a s e   it   is   pr e s e nted  a s   the  dif f e r e nc e   be twe e n   the  s e ns or   r e a dings   a nd  the  a c tual  va lue.   I t   is   mea s ur e e xp r e s s e in  pe r c e ntage s   of   the  r e a l   va lue  a s   s hown  in  ( 6) .   T his   e qua ti on  indi c a tes   that  the   s maller   the   r e lative  e r r or   va lue,   the  mor e   a c c ur a te  the   s e ns or   will   be   [ 29] .      = |         |    ( 100% )   ( 6)     2. 5. 3.   Coe f f icie n t   o f   var iat io n   T he   c oe f f icie nt   of   va r iation  is   a   s tatis ti c a mea s ur e   that  pr ov ides   a   mea s ur e   of   the  va r iabili ty  of   the   da ta  r e lative  to  it s   a ve r a ge   s ize .   Us e f ul  r e s ult s   to  c ompar e   the  dis pe r s ion  of   the  dif f e r e nt  va r iable s   [ 3 0] .   T his   c a be   c a lcula ted  us ing  ( 7) .              = σ μ   ( 7)     whe r e     is   the  s tanda r de viation   a nd    is   the   mea n       3.   RE S UL T S   AN DI S CU S S I ON   s igni f ica nt  di f f e r e nc e   ( P ˂ 0. 05 )   wa s   f ound   in   th e   pe r f or manc e   of   the   f is a f ter   we e ks   of   r e a r ing  in  the  a qua ponic  s ys tem.   T he   ti lapia   r a is e in  the   a qua ponic  s ys tem  r e a c he higher   va lues   in  we ight   ga in   a nd   a ve r a ge   f inal  length,   a s   s hown   in  T a ble  1.   I r e a c he va lues   of   5. 74± 0. 24  in   we ight   a nd  4 . 53± 0. 16  c in  length.   On  the  other   ha nd,   in  the  tr a dit ional  a qua ponics   s ys tem,   va lues   of   lowe r   we ight   ga in   a nd  f inal  a ve r a ge   length  we r e   obtaine d,   thes e   we r e   4 . 09± 0. 21  g   a nd  3. 34± 0. 15   c m   r e s pe c ti ve ly,   a s   s hown   in   T a b le  2.   I n   c ompar is on  to   the  s ur vival   r a te   in   the   tr a dit ional   a nd  a utom a ted  a e r opon ic  s ys tem,   thi s   s howe a   s ur vival  r a te   of   97. 5 % ,   whi le  the  tr a dit ional  s ys tem  s howe a   s ur vival  r a te  o f   85% ,   a s   s hown  in  T a ble s   a nd  2.   F ur ther mor e ,   it   c a be   s e e in  thes e   table s   that  the   a utom a ted  a qua ponic  s ys tem  s howe the  be s r e s u lt s   s ince   it   obtaine d   1. 53± 0. 09   f e e c o n ve r s io n   r a t io   ( F C R )   a n d   6 . 2 0 . 24 %   S G R   c o mpa r e d   t o   the   t r a d it io na l   s ys t e w h ich   ob ta in e d   4 . 8 0 . 17 % .   As   e vident  in  F igur e   5,   ther e   is   a   s igni f ica nt  dif f e r e nc e   in  the  va r iable   he ight   of   the  lettuce   s e e dli ng.   T he   a qua ponic   s ys tem  with  the   c ontr ol   s ys tem  obtaine be tt e r   r e s ult s   with  a n   a ve r a ge   he ight   of   19. 91  c m,   c ompar e to   the  a bs e nc e   of   the   c ontr o s ys tem,   s ince   the  f igu r e   wa s   lowe r ,   r e a c hing  a n   a ve r a ge   he ight   of   12. 17  c m .   T his   is   a   c ons ider a ble  dif f e r e nc e ,   whic is   a   good  indi c a tor   of   the  f unc ti onin of   the  a qua ponic  s ys tem.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontr ol  of  an  aquaponic  s y s tem   to  impr ov e   the  y i e ld  of  gr ay   . . .   ( J uan   He r be r   Gr ados   Gam a r r a)   511   As   s hown   in  F igur e   6,   dur ing  the  we e ks   of   c ult ivation,   the  number   a nd  length  of   lettuce   lea ve s   c ould  be   a na lyze d.   T he   r e s ult s   s how  that  due   to   the  c ontr ol  s ys tem  a ppli e to  the  a qua ponic  s y s tem,   a a ve r a ge   of   17   lea ve s   pe r   plant   a nd  25 . 8   c in  l e a f   length   we r e   obtaine d .   T his   is   s upe r ior   to  th e   r e s ult s   obtaine without   the  a ppli c a ti on  of   the  a qua ponic  s ys tem,   whe r e   a a ve r a ge   of   12  lea ve s   pe r   p lant  a nd    20. c of   lea f   length  wa s   obtaine d.   F igur e   s ho ws   the  s igni f ica nt  dif f e r e nc e s   in  the  we ight   of   lett uc e   a f ter   tr a ns planting  lettuce   s e e dli ngs .   T he   a ve r a ge   we ig ht  with  the  a ppli c a ti on  of   the  a utom a ted  a qua ponic  s ys tem   wa s   176. of   f r e s we ight ,   while  without   us ing  the  s ys tem,   the  maximum   a ve r a ge   va lue  wa s   134. gr a ms .   T he   we ight   va r iation   wa s   gr e a ter   du r ing  the  f ou r th  we e k.       T a ble  1.   Gr owth  da ta   of   r e ti lapia   f inger l ings   in  a a utom a ted  a qua ponic  s ys tem   Week   Wo   W ( t)   T ot a w e ig ht     of  f ood   I ni ti a le ngt   ( c m)   F in a le ngt h     ( c m)   S pe c if ic     gr ow th  r a te   F C R   S ur vi va   r a te   1   1.08±0.05   1.72±0.10   33.6g   0.59 ±0.1 3   1.46 ±0.0 6   6.21±0.24%   1.53±0.09   100%   2   1.72±0.10   2.96±0.07   52.8   1.46 ±0.0 6   2.31 ±0.2 4   100%   3   2.96±0.07   4.49±0.06   88.6   2.31 ±0.2 4   3.46 ±0.0 7   97.5%   4   4.49±0.06   5.74 ±0.24   135.6   3.46 ±0.0 7   4.53 ±0.1 6   97.5%       T a ble  2.   Gr owth  da ta   of   r e ti lapia   f inger l ings   in  a   tr a dit ional  a qua ponic  s ys tem   Week   Wo   W ( t)   T ot a w e ig ht     of  f ood   I ni ti a le ngt h     ( c m)   F in a le ngt   ( c m)   S pe c if ic   gr ow th  r a te   F C R   S ur vi va l     r a te   1   1.04±0.08   1.58±0.13   0.58 ±0.0 4   1.16 ±0.1 6   32.7 g   4.89 ±0.1 7 %   1.98±0.14   92.5%   2   1.58±0.13   2.15±0.06   1.16 ±0.1 6   1.84 ±0.2 8   51.6 g   92.5%   3   2.15±0.06   3.04±0.16   1.84 ±0.2 8   2.53 ±0.0 9   68.8 g   87.5%   4   3.04±0.16   4.09±0.21   2.53 ±0.0 9   3.34 ±0.1 5   94.3g   85%           F igur e   5.   P lant   he ight   be f o r e   a nd  a f ter   the   a utom a t e a qua ponic  s ys tem           F igur e   6.   Numbe r   of   lea ve s   be f or e   a nd  a f te r   the  a u tom a ted  a qua ponic  s ys tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   505 - 519   512       F igur e   7.   P lant   we ight   be f o r e   a nd  a f te r   the   a utom a ted  a qua ponic  s ys tem       3. 1.     S e n s or   c ali b r at ion   an a lys is   T hr ough  the   r e pe a tabili ty  method ,   the   pr e c is ion  o f   the  p r oc e s s   or   s ys tem  is   obtaine d.   T h is   invol ve s   c a r r ying  out   r e pe a ted  mea s ur e ments   of   the   s a me  magnitude  unde r   identica l   c ondit ions   us ing   t he   s a me  mea s ur e ment  s ys tem  a nd  with  the   s a me  ope r a tor .   I n   thi s   c a s e ,   the   tes ts   f or   e a c s e ns or   we r e   c a r r i e out  a t   dif f e r e nt  in ter va ls   a nd  qua nti ti e s .   Us ing  di f f e r e nt  mea s ur e ments   in  the  wa ter   ( 5   °C ,   10   °C ,   30   °C ,   a nd     40   °C ) ,   with  the  mer c ur ther mo mete r   that  ha s   the  mos a c c ur a te  c a pa c it to  mea s ur e   tempe r a tur e ,   the   c a li br a ti on  pr oc e s s   of   the  DS18B 20  s e ns or   wa s   c a r r ied  out   a nd  e a c one   wa s   mea s ur e 10  ti mes .   A s   c a be   s e e in  T a ble  3 ,   the   va lues   obtaine d,   the  s tanda r de viation,   the  c oe f f icie nt  o f   va r iat ion,   a nd  the  r e lat ive  e r r or   of   the  DS18B 20  s e ns or   a r e   s hown.   T a ble  s hows   the  pH  tes va lues   us ing  the  HA NN ins tr ument - HI 98129  a nd  the  P H - 4502C   s e ns or .   dif f e r e nt  pH  va lues   we r e   obtaine f r o the  pH  s e ns or   c a li br a ti on  us ing  the  pH  li quid  buf f e r   ins tr ument .   T he s e   va lues   we r e   a na lyze to   e va luate   the  a c c ur a c a nd  c ons is tenc of   the   c a li br a ted  s e ns or .   T mea s ur e   the  va lues   of   e lec tr ica c onduc ti vit a nd  T DS,   ins tr u ments   s uc a s   the  C onduc ti vit s olut ion  1 , 413  μ s /cm  we r e   us e to  c a li br a te  the  H AN NA   -   HI 98129  a a   li quid  tempe r a tur e   of   25   ° C .   T hus ,   a ll owing  a   c ompar is on  of   the  va lues   obtaine f or   e lec tr ica c onduc ti vit a nd  T DS,   us ing  the  DFR 0300  a nd  S E N0244  s e ns or s   r e s pe c ti ve ly.   T a ble s   5   a nd  6   s how  the  va lues   obtaine whe mea s ur ing   f our   dif f e r e nt  types   of   wa ter ,   the  s tanda r de viation,   the  c oe f f icie nt  of   va r iation,   a nd  the  r e lative  e r r o r   of   the  S E N0244  a nd   DFR 0300  s e ns or s ,   r e s pe c ti ve ly.   W it the  M W 600  dis s olved  oxyge mete r   us ing  4   dif f e r e nt  mea s ur e ments   of   the  dis s olved  oxyge leve a nd  pe r f o r mi ng  10   di f f e r e nt   mea s ur e ments   in  the  wa ter   ( 5 . 3,   9. 42 ,   13 . 94,   a nd  18 . 37  m g/L )   the  c a li br a ti on  of   the  S E N0237 - s e ns or   wa s   c a r r ied  out.   T a ble  s hows   the  va lues   obtaine d,   the  s tanda r de viation,   the  c oe f f icie nt  of   va r iation,   a nd  the  r e la ti ve   e r r or   o f   the  S E N0237 - s e ns or .   I c a be   s e e that  the  highes r e lative  e r r o r   is   3 . 51   a nd  the  highes s tand a r de viation  is   0 . 85.   As   s hown   in  T a ble  8 ,   c ompar is ons   we r e   made   of   the   va lues   obtaine th r ough   the  B a nte  T B   100   tur bidi mete r   a nd  the  S E N0189  s e ns or .   T he s e   va l ue s   we r e   obtaine by  tes ti ng  with  the  T N500 - S 1   s tanda r d   tur bidi ty  c a li br a ti on   s olut ion.   T ha nks   to  thes e   c ompar is ons   it   wa s   pos s ibl e   to  c a lcula te  the  r e lative  e r r or ,   s tanda r de viation  a nd  c oe f f icie nt   of   va r iation  o f   t he   s e ns or .       T a ble  3.   T a ble   o f   wa ter   tempe r a tur e   r e s ult s   in  the  c a li br a ti on  tes t   W a te r  t e mpe r a tu r e   M e r c ur y t he r mom e te r   D S 18B 20 a ve r a ge   S ta nda r d de vi a ti on   C oe f f ic ie nt  of  va r ia ti on ( % )   R e la ti ve  e r r or  ( % )   5   5   5.17   0.40   1.93   3.40   10   10   10.21   0.19   1.86   2.10   30   30   30.50   0.74   1.54   1.67   50   50   50.48   0.16   0.31   0.9675       T a ble  4.   T a ble   o f   r e s ult s   of   the  pH   leve in   the  c a li br a ti on  tes t   pH  l iq ui d buf f e r   HANNA  -   H I 98129   PH - 4502C   a ve r a ge   S ta nda r d de vi a ti on   C oe f f ic ie nt  of  va r ia ti on ( % )   R e la ti ve  e r r or  ( % )   4.01   4.01   4.1925   0.71   7.24   4.55   5   5   5.0375   0.39   3.85   0.75   7   7   7.31625   0.82   1.65   4.52   10.01   10.01   10.05875   0.28   2.55   0.49   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontr ol  of  an  aquaponic  s y s tem   to  impr ov e   the  y i e ld  of  gr ay   . . .   ( J uan   He r be r   Gr ados   Gam a r r a)   513   T a ble  5.   T a ble   o f   r e s ult s   of   the  T DS  leve in  the  c a li br a ti on  tes t   L iq ui d   HANNA  -   H I 98129 ( ppm)   S E N 0244  ( ppm)  a ve r a ge   S ta nda r de vi a ti on   C oe f f ic ie nt  of   va r ia ti on ( % )   R e la ti ve   e r r or   ( % )   D is ti ll e d w a te r   52.6   54.02   1.06   1.96   2.70   D r in ki ng w a te r   128.4   126.97   1.63   1.29   1.1   D r um wa te r   176.1   178.82   2.23   1.24   1.54   R iv e r  w a te r   1236   1241.31   1.94   0.16   0.42       T a ble  6.   T a ble  o f   r e s ult s   of   the  e lec tr ica c onduc ti v it leve in   the  c a li br a ti on   tes t   L iq ui d   HANNA  -   H I 98129 ( µS /c m)   S E N  D F R 0300   ( µS /c m)   a ve r a ge   S ta nda r de vi a ti on   C oe f f ic ie nt  of   va r ia ti on ( % )   R e la ti ve   e r r or  ( % )   D is ti ll e d w a te r   105.3   108.9125   1.79   1.64   3.43   D r in ki ng w a te r   247.1   248.0625   1.91   0.77   0.38   D r um wa te r   328.6   329.7875   1.90   0.57   0.36   R iv e r  w a te r   2381.4   2436.7   1.96   0.08   2.32       T a ble  7.   T a ble   o f   r e s ult s   of   the  leve of   dis s olved  oxyge in  the  wa ter   in  the  c a li br a ti on   tes t   M W 600  di s s ol v e oxyge n me te r   S E N 0237 - a ve r a ge  ( mg/ L )   S ta nda r de vi a ti on   C oe f f ic ie nt  of   va r ia ti on ( % )   R e la ti ve   e r r or  ( % )   5.3   5.42   0.85   1.84   2.26   9.42   9.60   0.38   1.87   1.91   13.94   14.43   0.29   1.73   3.51   18.37   18.58   0.37   1.23   1.14       T a ble  8.   T a ble   o f   r e s ult s   of   the  tur bidi ty   leve in   th e   wa ter   in  the   c a li br a ti on   tes t   T N 500 - S tu r bi di ty  s ta nda r c a li br a ti on s ol ut io n   T B  100  B a nt e   tu r bi di me te r  ( N T U )   S E N 0189 a ve r a ge   ( N T U )   S ta nda r de vi a ti on   C oe f f ic ie nt  of   va r ia ti on ( % )   R e la ti ve   e r r or  ( % )   0.02   0.02   0.021   0.00024   1.10   5   20   20   20.45   0.33   1.61   2.25   100   100   101.36   0.73   1.132   1.36       3. 2.     M e as u r e m e n t   o f   var iab les   u s in g   t h e   a q u ap on ic  s ys t e m   As   s hown   in  F igur e   8 ,   the   wa ter   tempe r a tur e   is   ta ke a nd  r e c or de e ve r 30   mi nutes .   B e low  is   a e xa mpl e   of   wa ter   tempe r a tur e   t r e nds   dur ing  Nov e mber   a nd  9:   the  highes tempe r a tur e   wa s   28. 74   °C   a t     2:00  p. m .   o n   Nove mber   8   a nd  the   lowe s wa s   2 6. 08   °C   a t   00:00  hou r s   on  Nove mber   9 .   T he   di f f e r e nc e   be twe e the  tempe r a tur e s   wa s   2. 88   °C ,   be ing   a r o und  the  opti mal   r a nge   o f   26   °C   to   29   °C   f or   the  r e Nile   ti lapia .   F ur the r mor e ,   due   to  the  a c ti va ti on  o r   de a c ti va ti on  of   the  P e lt ier   whe the  tempe r a tur e   va r ie s   outs ide   the  a ll owe r a nge s ,   you   c a s e e   how  the  tempe r a tu r e   dr oppe a t   2 :00   p . m.   a nd  inc r e a s e a 00:00.   F igur e   s hows   the  pH  va lues   obtaine dur ing  No ve mber   a nd  9,   take a e a c hour   o f   the  da y .   I t   wa s   obtaine that  the  highes pH   r e c or d   oc c ur r e d   a 5:00   p. m .   wi th  a   pH  of   7. 92   on   Nove mber   8   a nd  the  lowe s pH  r e c or d   oc c ur r e d   a t   8:00   a . m .   with   a   pH   of   6. 74   on   Nove mber   9.   I n   the   f ol lowing  g r a ph,   you  c a s e e   a   de c r e a s e   f r om   5:00   p. m .   to   5:00   a . m .   due   to   the   a c ti va ti on   of   the   pH - ba s e   s yr inge  pumps   due   to   a   pH  leve gr e a ter   than  8 .   T he   tur bidi ty  va lues   obtaine dur ing  Nove mber   8   a nd  a r e   s hown   in  F igur e   10.   W e   c a s e e   that   the  highes tur b idi ty   r e c or d   wa s   21. 87   NT U   a t   4:0 p. m .   on  Nove mber   8   a nd  the  lowe s r e c or wa s   3:23  p. m .   NT a 3:00  p . m.   on  Nove mber   9.   W it h   the  a c ti va ti on  of   the   r e c ir c ulation  pump ,   we   c a no ti c e   a   de c r e a s e   in   the  T ur bidi ty  leve s tar ti ng  a 4:00  p . m. ,   be c a us e   the  S E N0189  s e ns or   de tec ted  a   mea s ur e ment  gr e a ter   than    22  NT U.   T h is   pump  s tabili z e d   the  tu r bidi ty  leve u to  a pp r oxim a tely  15   NT U   a nd  be c a me  r e gula r   a s   s e e in  the  gr a ph.   As   s hown   in  F igur e   11,   dis s olved  oxyge ( DO )   d oe s   not  va r s igni f ica ntl due   to  the   r e s ti ng  s tate   of   the  f is h.   How e ve r ,   the  l inea r   r e lations hip  be t we e tempe r a tur e   a nd  DO   c a be   de noted,   s ince   a higher   tempe r a tur e s   the  va r iation   o f   DO   incr e a s e s ,   a nd  l ikew is e ,   a lowe r   tempe r a tur e s   it   de c r e a s e s .   On   t he   other   ha nd,   the  DO   pr e s e nts   a a br upt  dr op  whe the  f is f e e d,   be c a us e   it   is   the  ti me  of   g r e a tes locomoti on.   T hus ,   it   is   c onf ir med  that  a s   the  f is move,   the  wa ter   t e mper a tur e   is   a f f e c ted  togethe r   with  the  c onc e ntr a ti on  of     DO   in  the  wa ter .   T he   a c ti va ti on   of   the   a ir   pump   oc c ur r e s a ti s f a c tor il y,   a voidi ng   the  a b r upt   de c r e a s e   in  the   DO   in   the   wa ter   be low   5   mg/ L .   T his   a c ti va ti on   oc c ur r e a t   2:00   p . m.   a nd   10:00   p. m .   on   Nove mber   a nd   a 7:00  a . m .   on   Nove mber   9,   a s   s hown   in  F igur e   11 .   As   c a be   s e e in   F igur e   12,   the   e lec tr ica l   c onduc ti vit ( E C )   r a nge d   be twe e 1 , 200 - 1 , 500  µ S /cm,   maintaining  it s   a ppr opr iate   r a nge   f or   the  good   de ve lopm e nt  of   the  let tuce .   T he   a djus tm e nt  of   the  E C   in  the   nutr ient  s olut ions   wa s   c a r r ied  out   by  a c ti va ti ng   t he   mi nipum a nd   a c ti va ti ng  the  in jec ti on  of   the  ba s e   pH,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   15 ,   No.   1 F e br ua r y   20 25 :   505 - 519   514   whic s im ult a ne ous ly  r e duc e the  E C   va lue.   I both  c a s e s ,   de a c ti va ti on  wa s   s c h e duled  whe the  E C   r e a c he 1 , 250  µ S /cm   a s   a   s e point .   T he   gr e a ter   a c ti vi ty  of   the  f is a the  f e e ding   ti mes ,   whic a r e   a t   12:00  a n 16:00  on  Nove mber   a nd  7:00  on  Nove mber   9,   s igni f ica ntl incr e a s e the  E C   c onc e ntr a ti on  be c a us e   the s e   pr oduc e   gr e a ter   wa s te.   T hus ,   ob taining  a   maximum   va l ue   of   1 , 492   µ S /cm   a nd  a   mi nim um   of   1 , 258   µ S /cm .   F ur ther mor e ,   it   c a be   s e e that   the  lowe r   the   tem pe r a tur e ,   the  s maller   the   c ha nge   that   oc c ur s   in   the   E C .   T he   maximum   a nd   mi nim um   va lue  ob taine in   thi s   gr a ph   is   1 , 492  µ S /cm   a nd  the   lowe s is   1 , 25 µ S /cm   r e s pe c ti ve ly.   As   c a be   s e e in  F igur e   13,   it   c a be   s e e that  th e   T DS  f luctua ted  withi the  p r ogr a mm e r a nge   of   900 - 1200  ppm,   whic is   c ons ider e opti mal   to  p r omot e   good  lettuce   de ve lopm e nt .   I c a s e   of   a   f lu c tuation   outs ide  the  nor mal  r a nge s ,   whic nor mally  incr e a s e s   s igni f ica ntl whe the  f is f e e a 12:00  a nd  16:00  on  Nove mber   a nd   7:00  on   Nove mber   9 ,   the  r e c ir c ulation  pump  wi ll   be   a c ti va ted  unti l   the  opti mal  va lue  of     900  ppm   is   r e a c he d.   F u r ther mor e ,   it   is   notable   t obs e r ve   the   a br upt   c ha nge s   in   T DS ,   whic r e f lec the  modul a ti on  of   the  leve towa r ds   900  ppm .   As   a ini ti a tes of   ope r a ti on  a nd   pe r f o r manc e ,   th e   s e ns or   node   mea s ur e s   the  r e s pons e   ti me  o f   e a c h   s e ns or ,   c oll e c ti ng  de tailed  inf or mation  on  indi vidu a pe r f or manc e .   B e ing  e s s e nti a to  gua r a ntee   the  pr e c is ion  a nd  r e li a bil it o f   the  moni tor ing   s ys tem.   F igur e   14   s hows   that  the  DO   mea s ur e ment  c ons umes   the  m os ti me,   taking  a a ve r a ge   ti me  of   1 . 28  s   f o r   e a c mea s ur e ment  a nd  s e nding  c yc le.   On  the  other   ha nd ,   the  a ve r a ge   t i m e   t a k e n   b y   t h e   p H   a n d   t u r b i d i t y   s e n s o r s   i s   a p p r o x i m a t e l y   1   s .   W h i l e   t h e   E C   s e n s o r   t a k e s   a p p r o x i m a t e l y   1 . 3   s,  the  tempe r a tur e   a nd  T DS   s e ns or s   take   a ppr oxim a tely  8. 83   a nd  7. 05   s   r e s pe c ti ve ly.             F igur e   8.   W a ter   tempe r a tur e   r e a ding     F igur e   9.   W a ter   pH   r e a ding           F igur e   10.   W a ter   tu r bidi ty   r e a ding     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.