Оптические датчики растворенного кислорода (ODO), также известные как датчики на основе флуоресценции, представляют собой современную технологию, отличающуюся от традиционных методов мембранных электродов (ячеек Кларка). Их основная особенность заключается в использовании гашения флуоресценции для измерения концентрации растворенного кислорода в воде.
Принцип работы:
Кончик датчика покрыт мембраной, пропитанной флуоресцентным красителем. При возбуждении этого красителя синим светом определённой длины волны он излучает красный свет. Если в воде присутствуют молекулы кислорода, они сталкиваются с возбуждёнными молекулами красителя, что приводит к снижению интенсивности флуоресценции и сокращению её продолжительности. Измеряя это изменение продолжительности или интенсивности флуоресценции, можно точно рассчитать концентрацию растворённого кислорода.
Основные характеристики:
- Нет потребления кислорода, нет электролита:
- Это самое принципиальное отличие от метода мембранных электродов. Оптические датчики не потребляют кислород из образца, что обеспечивает более точные результаты, особенно в водоёмах со слабым течением или стоячей водой.
- Нет необходимости заменять электролиты или мембраны, что значительно сокращает затраты на обслуживание.
- Низкие эксплуатационные расходы, высокая стабильность:
- Никаких проблем с засорением мембраны, отравлением электродов или загрязнением электролита.
- Длительные интервалы калибровки, часто требующие калибровки всего раз в несколько месяцев или даже чаще.
- Быстрый отклик и высокая точность:
- Очень быстрая реакция на изменения растворенного кислорода, позволяющая в режиме реального времени фиксировать динамические изменения качества воды.
- На измерения не влияют скорость потока или мешающие вещества, такие как сульфиды, что обеспечивает превосходную точность и стабильность по сравнению с традиционными методами.
- Минимальный долгосрочный дрейф:
- Свойства флуоресцентного красителя очень стабильны, что обеспечивает минимальный дрейф сигнала и долгосрочную надежность измерений.
- Простота использования:
- Обычно устройство готово к работе по принципу «подключи и работай», не требуя длительного времени поляризации после запуска; устройство готово к немедленному измерению.
Недостатки:
- Более высокая первоначальная стоимость: как правило, дороже традиционных мембранных электродных датчиков.
- Флуоресцентная мембрана имеет ограниченный срок службы: несмотря на длительный срок службы (обычно 1–3 года), мембрана со временем фотодеградирует или загрязняется и требует замены.
- Возможное загрязнение маслами и водорослями: Толстый слой масла или биообрастания на поверхности датчика может помешать возбуждению и приему света, что потребует очистки.
2. Сценарии применения
Благодаря своим превосходным характеристикам оптические датчики растворенного кислорода широко используются в различных областях, требующих непрерывного и точного мониторинга РК:
- Очистные сооружения сточных вод:
- Критически важное применение. Используется для мониторинга РК в аэротенках и аэробных/анаэробных зонах для оптимизации аэрации, обеспечивая точный контроль для экономии энергии и повышения эффективности очистки.
- Мониторинг природных водоемов (рек, озер, водохранилищ):
- Используется на станциях экологического мониторинга для оценки способности водоема к самоочищению, состояния эвтрофикации и потенциальной гипоксии, предоставляя данные для экологической защиты.
- Аквакультура:
- РАО — жизненно важный элемент аквакультуры. Оптические датчики обеспечивают круглосуточный мониторинг состояния прудов и резервуаров. Они могут подавать сигналы тревоги и автоматически активировать аэраторы при слишком низком уровне воды, предотвращая гибель рыбы и обеспечивая безопасность производства.
- Научные исследования:
- Используется в океанографических исследованиях, лимнологических исследованиях и экотоксикологических экспериментах, где необходимы высокоточные данные РК с низким уровнем помех.
- Промышленная технологическая вода:
- В таких системах, как охлаждающая вода электростанций и химических заводов, мониторинг РК для контроля коррозии и биообрастания.
3. Пример применения на Филиппинах
Филиппины, будучи островным государством, в значительной степени зависят от аквакультуры и туризма, а также сталкиваются с проблемами загрязнения воды в результате урбанизации. Поэтому мониторинг качества воды, особенно уровня растворенного кислорода, имеет критически важное значение.
Пример использования: интеллектуальная система мониторинга и аэрации РК в аквакультурных зонах Лагуна-де-Бэй
Фон:
Лагуна-де-Бей — крупнейшее озеро на Филиппинах, а прилегающие к нему территории имеют решающее значение для аквакультуры, в первую очередь для разведения тиляпии и молочной рыбы (бангус). Однако озеру угрожает эвтрофикация. В жаркие летние месяцы стратификация воды может привести к гипоксии в более глубоких слоях, что часто приводит к массовой гибели рыбы («заморам»), что влечет за собой значительные экономические потери для фермеров.
Прикладное решение:
Бюро рыболовства и водных ресурсов (BFAR) в сотрудничестве с местными органами власти продвигало использование интеллектуальной системы мониторинга и контроля качества воды на основе оптических датчиков растворенного кислорода на крупных коммерческих фермах и в ключевых районах озера.
Компоненты системы и рабочий процесс:
- Узлы мониторинга: Многопараметрические буи для измерения качества воды, оснащенные оптическими датчиками растворенного кислорода (РК), были установлены в различных точках рыбоводных прудов (особенно в более глубоких зонах) и ключевых точках озера. Выбор этих датчиков обусловлен следующими причинами:
- Низкие эксплуатационные расходы: Длительная эксплуатация без необходимости технического обслуживания идеально подходит для областей с ограниченным количеством технического персонала.
- Устойчивость к помехам: меньшая подверженность отказам из-за загрязнения в богатых органикой и мутных водах аквакультуры.
- Данные в режиме реального времени: возможность предоставления данных каждую минуту, что позволяет быстро обнаруживать внезапные падения уровня РК.
- Передача данных: данные датчиков передаются в режиме реального времени по беспроводным сетям (например, GPRS/4G или LoRa) на облачную платформу и мобильные приложения фермеров.
- Интеллектуальное управление и раннее оповещение:
- Сторона платформы: Облачная платформа настроена на пороговые значения сигнализации РК (например, ниже 3 мг/л).
- Пользовательская часть: Фермеры получают звуковые и визуальные оповещения, SMS-сообщения или уведомления в приложении.
- Автоматическое управление: система может автоматически активировать аэраторы до тех пор, пока уровень растворенного кислорода не вернется в безопасный диапазон.
Результаты:
- Сокращение смертности рыбы: ранние оповещения и автоматическая аэрация успешно предотвратили многочисленные случаи гибели рыбы, вызванные критически низким уровнем РК в ночное время или ранним утром.
- Повышение эффективности фермерского хозяйства: Фермеры могут управлять кормлением и аэрацией более научно, сокращая расходы на электроэнергию (избегая круглосуточной эксплуатации аэраторов) и улучшая коэффициенты конверсии корма и темпы роста рыбы.
- Данные для управления окружающей средой: станции мониторинга на озере предоставляют BFAR долгосрочные пространственно-временные данные о РК, помогая анализировать тенденции эвтрофикации и формулировать более научную политику управления озером.
Краткое содержание:
В развивающихся странах, таких как Филиппины, где аквакультура сталкивается с высокими рисками, а инфраструктура может быть ненадёжной, оптические датчики растворённого кислорода зарекомендовали себя как идеальный технологический инструмент для прецизионной аквакультуры и интеллектуального управления окружающей средой благодаря своей долговечности, неприхотливости в обслуживании и высокой надёжности. Они не только помогают фермерам снижать риски и увеличивать доходы, но и предоставляют ценную информацию для защиты ценных водных экосистем Филиппин.
Мы также можем предложить различные решения для
1. Портативный многопараметрический измеритель качества воды
2. Система плавучих буев для многопараметрического контроля качества воды
3. Автоматическая щетка для очистки многопараметрического датчика воды
4. Полный комплект серверов и программного беспроводного модуля, поддерживает RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для получения дополнительной информации о ДАТЧИКЕ информация,
пожалуйста, свяжитесь с Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Время публикации: 30 октября 2025 г.