‘Aqua Series’ เทคอัจฉริยะ สู่การเพาะกุ้งอุตสาหกรรม

โดย วีณา ยศวังใจ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

ประเทศไทยเคยครองแชมป์ผู้ส่งออกกุ้งอันดับ 1 ของโลกในปี พ.ศ. 2553 และมีแนวโน้มที่จะขยายตัวขึ้นเรื่อยๆ แต่หลังจากปี พ.ศ. 2555 กลับต้องประสบปัญหาการระบาดของโรคกุ้งที่มีอาการตายด่วน (Early Mortality Syndrome) ทำให้ผลผลิตกุ้งของไทยลดลงไปมากกว่าครึ่งหนึ่ง และสูญเสียมูลค่าทางเศรษฐกิจไปอย่างมหาศาล แม้ปัจจุบันอุตสาหกรรมกุ้งไทยเริ่มฟื้นตัวขึ้นแล้ว แต่ก็ยังวางใจไม่ได้ เพราะโรคกุ้งอาจกลับมาระบาดได้อีกทุกเมื่อ

ปัญหาดังกล่าวผลักดันให้ทุกภาคส่วน อาทิ กรมประมง ผู้เกี่ยวข้องในวงจรอุตสาหกรรมกุ้ง รวมทั้งศูนย์วิจัยต่างๆ ในสังกัดของ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ได้ร่วมช่วยกันแก้ปัญหาเพื่อฟื้นฟูเศรษฐกิจของไทยทางด้านนี้ ทั้งอย่างเร่งด่วน และเพื่ออนาคต

ทีมนักวิจัยของศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สวทช. ได้ร่วมกันหาวิธีเฝ้าระวังและป้องกันระบบการเพาะเลี้ยงก่อนที่จะเกิดโรคระบาดในฟาร์มเลี้ยงกุ้ง โดยพัฒนาเครื่องมืออุปกรณ์ Aqua Series ที่ครอบคลุมทั้ง 3 สภาวะในบ่อเลี้ยง คือ ทางกายภาพ ปริมาณเคมี และสภาพทางชีวภาพ โดยการนำเทคโนโลยี IoT มาใช้ให้เกิดประโยชน์เพื่อการตรวจ ติดตาม แจ้งเตือน รวมทั้งการเก็บข้อมูลการตรวจวัดต่างๆ ในระบบคลาวด์

ดร.ศุภนิจ พรธีระภัทร หัวหน้าห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีโฟโทนิกส์ เนคเทค สวทช. และคุณสันติ รัตนวาริณทร์ ทีมวิจัย Aqua Series ได้ให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่า งานวิจัยใน Aqua Series นี้ มุ่งหวังให้เสมือนเป็นผู้ช่วยของเกษตรกร ในการติดตามดูแลสภาพกายภาพ เคมี และชีวภาพ ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ โดยประกอบไปด้วย

GROW FIT System และ MuEye System ตรวจติดตามสภาพทางกายภาพทั้งในน้ำและตัวกุ้ง

กุ้งมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพต่างๆ ของการเลี้ยง โดยเฉพาะออกซิเจน ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญอย่างมาก หากออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO) ลดต่ำลงกว่าค่าที่เหมาะสม จะทำให้กุ้งอ่อนแอและถึงตายได้ในไม่ช้า

ทีมนักวิจัยพัฒนา GROW FIT System ระบบเซ็นเซอร์ตรวจวัดค่าออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO Sensor) แบบตลอด 24 ชั่วโมง พร้อมกับนำค่า DO ที่วัดได้ ไปควบคุมเครื่องเติมอากาศ โดยจะเพิ่มการทำงานของเครื่องตีน้ำเมื่อออกซิเจนในน้ำลดต่ำ ลดการทำงานของเครื่องตีน้ำเมื่อออกซิเจนสูงเพียงพอ และเลือกให้ควบคุมการเปิดปิดเครื่องตีน้ำในตำแหน่งที่ต้องการได้ เป็นการช่วยประหยัดพลังงานทางหนึ่ง สามารถส่งค่าการตรวจวัดผ่านสมาร์ทโฟนแบบ Real time และแจ้งเตือนทันทีที่เกิดเหตุการณ์ผิดปกติ เช่น ค่าออกซิเจนละลายน้ำต่ำ มอเตอร์ใบตีน้ำเสีย หรือไฟฟ้าดับ รวมทั้งสามารถบันทึกข้อมูลการทำงานและค่าการตรวจวัดผ่านระบบคลาวด์ ช่วยในการนำข้อมูลมาวิเคราะห์ ปรับปรุง หรือวางแผนการเพาะเลี้ยงในรอบถัดๆ ไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ส่วน MuEye System เป็นเลนส์ไมโครสโคปกำลังขยายสูงแบบพกพาได้ ใช้เพิ่มกำลังขยายให้กับกล้องสมาร์ทโฟน หรือแท็บเล็ตได้ 25-250 เท่า ใช้ร่วมกับแท่นวางตัวอย่างที่ออกแบบพิเศษ มีแหล่งกำเนิดแสงและปุ่มปรับภาพละเอียด สามารถใช้ตรวจลักษณะทางกายภาพของสัตว์น้ำ เช่น รยางค์ ไข่ อวัยวะ จุดแผล หรือปรสิตขนาดเล็กที่ตาเปล่ามองไม่เห็น นอกจากนี้ยังบันทึกภาพและส่งภาพให้ผู้เชี่ยวชาญวิเคราะห์ผลได้ทันที

ChemEye System ตรวจติดตามค่าเคมีหรือคุณภาพน้ำ

ในการเพาะเลี้ยงกุ้งหรือสัตว์น้ำนั้น จำเป็นต้องมีการตรวจคุณภาพน้ำอย่างต่อเนื่อง อย่างเช่น ค่า Cl, pH, Nitrate, Nitride, Ammonia, Alkalinity เป็นต้น ซึ่งปกติผู้เพาะเลี้ยงจะใช้ชุดทดสอบปริมาณสารต่างๆ หรือ Test Kits โดยอาศัยการเกิดปฏิกิริยาเป็นสีแล้วเทียบกับกระดาษเทียบสีที่มากับ Test Kits นั้นๆ ด้วยตาเปล่า ซึ่งมีโอกาสเกิดความผิดพลาดได้

ทีมนักวิจัยจึงได้พัฒนาเครื่องอ่านปริมาณสารเคมีในน้ำแบบอัจฉริยะ หรือ ChemEye System เพื่อใช้อ่านค่าสีที่เกิดขึ้นแทนการอ่านด้วยตาเปล่า โดยที่ค่าปริมาณสารเคมีได้ถูกทำการสอบเทียบกับเครื่องมาตรฐาน Spectrometer มาเรียบร้อยแล้ว ทำให้อ่านค่าได้ตามมาตรฐานอย่างแม่นยำ

ChemEye ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ ส่วนรับภาพสีจากปฏิกิริยาเคมี ส่วนโปรแกรมประมวลผลเป็นปริมาณสารเคมี แสดงผลได้บนหน้าจอเครื่อง และส่วนสื่อสารข้อมูลแบบไร้สายผ่านระบบไร้สายแบบ Wi-fi ช่วยในการบันทึกข้อมูล ส่งข้อมูลให้ผู้เกี่ยวข้องแก้ปัญหาได้อย่างทันท่วงที ทั้งยังสามารถเรียกดูข้อมูลการวัดจากตัวเครื่องย้อนหลังได้ถึง 9 วัน

Minimal Lab System ตรวจติดตามสภาพทางชีวภาพในบ่อเพาะเลี้ยง

โดยทั่วไปการตรวจโรคในน้ำ ในดิน ในกุ้ง ผู้เพาะเลี้ยงจะส่งตรวจที่ศูนย์รับตรวจโรคของกรมประมง หรืออาจใช้ชุดทดสอบจำเพาะโรคต่างๆ ที่มีขายในท้องตลาด โดยมักจะทำในกรณีที่เกิดความผิดปกติในกุ้ง เช่น กุ้งอ่อนแอ มีการระบาดของโรค หรือพบกุ้งตายในบ่อเลี้ยง และกรณีที่จำเป็นต้องมีใบตรวจโรคเพื่อการขาย ซึ่งทำเป็นครั้งคราว จึงมักไม่ทันต่อเหตุการระบาด

ทีมนักวิจัยจึงพัฒนา Minimal Lab System ระบบอัจฉริยะเพื่อเฝ้าระวังและติดตามการเพิ่มจำนวนของเชื้อแบคทีเรียต่างๆ ในบ่อเลี้ยง ที่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เนื่องจากค่าทางกายภาพและเคมีในน้ำ อาหารที่เลี้ยงกุ้ง จุลินทรีย์ที่เติมในบ่อเพาะเลี้ยง หรืออื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสภาวะที่เอื้อต่อการขยายตัวเพิ่มจำนวนของแบคทีเรียก่อโรค

ระบบนี้ช่วยให้ผู้เพาะเลี้ยงสามารถติดตามการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์จากตัวอย่าง ดิน เลน น้ำ ตัวกุ้ง ในบ่อเพาะเลี้ยงได้ตลอดเวลา โดยจะมีอาหารเลี้ยงเชื้อสูตรต่างๆ ที่ส่งผลต่อการขยายเพิ่มจำนวนจุลินทรีย์ที่มาจากตัวอย่างได้อย่างรวดเร็ว กลุ่มจุลินทรีย์ที่ชอบอาหารแบบใดก็จะเติบโตขยายจำนวนได้รวดเร็วในอาหารสูตรนั้น โดยที่ระบบจะมีอุปกรณ์ตรวจวัดปริมาณการเติบโตของจุลินทรีย์หรือแบคทีเรียในอาหารหลอดต่างๆ อยู่ตลอดเวลา ทำให้สามารถเห็นการเติบโตจากตัวอย่างในบ่อเพาะเลี้ยงของแต่ละหลอด และเห็นเปรียบเทียบกับหลอดอื่นๆ ได้พร้อมๆ กันไปด้วย

หากพบว่าเชื้อแบคทีเรียในบ่อเพาะเลี้ยงมีความไม่สมดุล หรือพบว่าในเวลาเดียวกัน เห็นการเติบโตของเชื้อแบคทีเรียในอาหารที่สนับสนุนต่อการเติบโตของเชื้อก่อโรคมากกว่าเชื้อในอาหารสูตรอื่นๆ แสดงว่ามีความเสี่ยงที่จะเกิดโรคจากแบคทีเรียกลุ่มนั้น ทำให้ผู้เพาะเลี้ยงสามารถหาทางป้องกันหรือจัดการบ่อเพาะเลี้ยงได้ก่อนเกิดการระบาด

ดร.ศุภนิจ กล่าวเพิ่มเติมว่า จุดเด่นสำคัญของ Aqua Series คือเน้นไปที่การเฝ้าระวัง โดยผ่านการสื่อสารข้อมูล การตรวจติดตาม แบบไร้สายเชื่อมต่อเข้าโทรศัพท์มือถือสมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ โดยอุปกรณ์ IoT ลักษณะการทำงานแบบนี้ จะช่วยให้เกษตรกรสามารถติดตามและเฝ้าระวังคุณภาพต่างๆ ของบ่อเพาะเลี้ยงได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ทุกที่ทุกเวลา

หากสามารถนำข้อมูลจากการตรวจวัดด้วยระบบต่างๆ มาเชื่อมโยงหาความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน จะสามารถช่วยให้ผลผลิตกุ้งมากขึ้น มีคุณภาพดียิ่งขึ้น ป้องกันการเกิดโรคระบาดจากแบคทีเรียในฟาร์มเพาะเลี้ยงกุ้งทั่วประเทศได้