Оптические датчики растворенного кислорода (ОДК), также известные как флуоресцентные датчики, представляют собой современную технологию, отличающуюся от традиционных методов с использованием мембранных электродов (ячейки Кларка). Их ключевая особенность заключается в использовании тушения флуоресценции для измерения концентрации растворенного кислорода в воде.
Принцип работы:
Наконечник датчика покрыт мембраной, пропитанной флуоресцентным красителем. При возбуждении этого красителя синим светом определенной длины волны он излучает красный свет. Если в воде присутствуют молекулы кислорода, они сталкиваются с возбужденными молекулами красителя, вызывая снижение интенсивности флуоресценции и сокращение времени жизни флуоресценции. Измеряя это изменение времени жизни или интенсивности флуоресценции, можно точно рассчитать концентрацию растворенного кислорода.
Основные характеристики:
- Отсутствие потребления кислорода, отсутствие электролитов:
- Это самое принципиальное отличие от метода мембранных электродов. Оптические датчики не потребляют кислород из образца, что обеспечивает более точные результаты, особенно в водоемах с низким расходом или в условиях статического водоема.
- Нет необходимости заменять электролиты или мембраны, что значительно сокращает объем технического обслуживания.
- Низкие эксплуатационные расходы, высокая стабильность:
- Отсутствуют проблемы с засорением мембраны, отравлением электродов или загрязнением электролита.
- Длительные интервалы между калибровками, часто требующие калибровки лишь раз в несколько месяцев или даже чаще.
- Быстрый отклик и высокая точность:
- Очень быстрая реакция на изменения содержания растворенного кислорода, позволяющая в режиме реального времени фиксировать динамические изменения качества воды.
- Измерения не зависят от скорости потока или мешающих веществ, таких как сульфиды, что обеспечивает более высокую точность и стабильность по сравнению с традиционными методами.
- Минимальный долговременный дрейф:
- Свойства флуоресцентного красителя очень стабильны, что приводит к минимальному дрейфу сигнала и обеспечивает надежность измерений в течение длительного времени.
- Простота использования:
- Как правило, устройство работает по принципу «подключи и работай», после включения не требуется длительное время поляризации; готово к немедленным измерениям.
Недостатки:
- Более высокая первоначальная стоимость: как правило, дороже, чем традиционные мембранные электродные датчики.
- Флуоресцентная мембрана имеет ограниченный срок службы: несмотря на длительный срок службы (обычно 1-3 года), со временем мембрана подвергается фотодеградации или загрязнению и требует замены.
- Возможное загрязнение маслом и водорослями: толстый слой масла или биологических загрязнений на поверхности датчика может препятствовать возбуждению и приему света, что требует очистки.
2. Сценарии применения
Благодаря своим превосходным характеристикам оптические датчики растворенного кислорода широко используются в различных областях, требующих непрерывного и точного мониторинга растворенного кислорода:
- Очистные сооружения сточных вод:
- Критически важное применение. Используется для мониторинга растворенного кислорода в аэрационных резервуарах и аэробных/анаэробных зонах с целью 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, степени эвтрофикации и потенциальной гипоксии, предоставляя данные для защиты окружающей среды.
- Аквакультура:
- Растворенный кислород — это жизненно важный элемент аквакультуры. Оптические датчики позволяют осуществлять круглосуточный мониторинг прудов и резервуаров. Они могут подавать сигналы тревоги и автоматически активировать аэраторы, когда уровень кислорода падает слишком низко, предотвращая гибель рыбы и обеспечивая сохранность производства.
- Научные исследования:
- Используется в океанографических исследованиях, лимнологических исследованиях и экотоксикологических экспериментах, где необходимы высокоточные данные о содержании растворенного кислорода с низким уровнем помех.
- Промышленная технологическая вода:
- В системах охлаждения электростанций и химических заводов мониторинг растворенного кислорода необходим для предотвращения коррозии и биологического обрастания.
3. Пример применения на Филиппинах
Будучи архипелажным государством, экономика Филиппин в значительной степени зависит от аквакультуры и туризма, а также сталкивается с проблемами загрязнения воды в результате урбанизации. Поэтому мониторинг качества воды, особенно содержания растворенного кислорода, имеет критически важное значение.
Пример из практики: Интеллектуальная система мониторинга растворенного кислорода и аэрации в зонах аквакультуры озера Лагуна-де-Бай.
Фон:
Озеро Лагуна-де-Бай — крупнейшее озеро на Филиппинах, окружающие его территории имеют решающее значение для аквакультуры, прежде всего для разведения тилапии и молочной рыбы (бангуса). Однако озеру угрожает эвтрофикация. В жаркие летние месяцы стратификация воды может привести к гипоксии в более глубоких слоях, часто вызывая массовую гибель рыбы («гибель рыбы»), что влечет за собой значительные экономические потери для фермеров.
Прикладное решение:
Бюро рыболовства и водных ресурсов (BFAR) в сотрудничестве с местными органами власти содействовало внедрению 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, были размещены в различных точках рыбоводных прудов (особенно в более глубоких местах) и ключевых точках озера. Эти датчики были выбраны по следующим причинам:
- Низкие затраты на техническое обслуживание: длительный срок службы без необходимости технического обслуживания идеально подходит для регионов с ограниченным количеством технических специалистов.
- Устойчивость к внешним воздействиям: Менее подвержены повреждениям от обрастания в богатых органическими веществами и мутных водах, используемых для аквакультуры.
- Данные в реальном времени: Возможность предоставления данных каждую минуту, что позволяет быстро обнаруживать внезапные падения содержания растворенного кислорода.
- Передача данных: Данные с датчиков передаются в режиме реального времени по беспроводным сетям (например, GPRS/4G или LoRa) на облачную платформу и в мобильные приложения для фермеров.
- Интеллектуальное управление и система раннего предупреждения:
- На стороне платформы: облачная платформа настроена с пороговыми значениями срабатывания сигнализации по содержанию растворенного кислорода (например, ниже 3 мг/л).
- Со стороны пользователя: Фермеры получают звуковые/визуальные оповещения, SMS-сообщения или уведомления в приложении.
- Автоматическое управление: система может автоматически включать аэраторы до тех пор, пока уровень растворенного кислорода не вернется в безопасный диапазон.
Результаты:
- Снижение смертности рыбы: Система раннего предупреждения и автоматическая аэрация успешно предотвратили многочисленные случаи массовой гибели рыбы, вызванные критически низким уровнем растворенного кислорода в ночное или раннее утреннее время.
- Повышение эффективности сельского хозяйства: фермеры могут более научно подходить к управлению кормлением и аэрацией, снижая затраты на электроэнергию (за счет отказа от круглосуточной работы аэраторов) и улучшая коэффициенты конверсии корма и темпы роста рыбы.
- Данные для управления окружающей средой: станции мониторинга в озере предоставляют BFAR долгосрочные пространственно-временные данные о содержании растворенного кислорода, что помогает анализировать тенденции эвтрофикации и разрабатывать более научно обоснованные стратегии управления озером.
Краткое содержание:
В развивающихся странах, таких как Филиппины, где аквакультура сопряжена с высокими рисками и проблемами с инфраструктурой, оптические датчики растворенного кислорода оказались идеальным технологическим инструментом для точного рыбоводства и интеллектуального управления окружающей средой благодаря своей долговечности, низким затратам на техническое обслуживание и высокой надежности. Они не только помогают фермерам снижать риски и увеличивать доходы, но и предоставляют важные данные для защиты ценных водных экосистем Филиппин.
Мы также можем предложить различные решения для
1. Портативный измеритель для многопараметрического анализа качества воды.
2. Система плавучих буев для многопараметрического мониторинга качества воды.
3. Автоматическая щетка для очистки многопараметрического датчика воды.
4. Полный комплект серверов и программного обеспечения беспроводного модуля, поддерживающий RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для получения дополнительной информации о датчиках. информация,
Пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Дата публикации: 30 октября 2025 г.