Οι οπτικοί αισθητήρες διαλυμένου οξυγόνου (ODO), επίσης γνωστοί ως αισθητήρες που βασίζονται σε φθορισμό, είναι μια σύγχρονη τεχνολογία που έρχεται σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους ηλεκτροδίων μεμβράνης (κελιά Clark). Το βασικό τους χαρακτηριστικό είναι η χρήση φθορίζουσας απόσβεσης για τη μέτρηση της συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου στο νερό.
Αρχή λειτουργίας:
Η άκρη του αισθητήρα καλύπτεται με μια μεμβράνη εμποτισμένη με φθορίζουσα χρωστική ουσία. Όταν αυτή η χρωστική ουσία διεγείρεται από ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος μπλε φωτός, εκπέμπει κόκκινο φως. Εάν υπάρχουν μόρια οξυγόνου στο νερό, συγκρούονται με τα διεγερμένα μόρια χρωστικής, προκαλώντας μείωση της έντασης φθορισμού και μικρότερο χρόνο ζωής φθορισμού. Μετρώντας αυτήν την αλλαγή στη διάρκεια ζωής ή την ένταση φθορισμού, η συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια.
Βασικά χαρακτηριστικά:
- Χωρίς κατανάλωση οξυγόνου, χωρίς ηλεκτρολύτες:
- Αυτή είναι η πιο θεμελιώδης διαφορά από τη μέθοδο ηλεκτροδίων μεμβράνης. Οι οπτικοί αισθητήρες δεν καταναλώνουν οξυγόνο από το δείγμα, παρέχοντας ακριβέστερα αποτελέσματα, ειδικά σε υδάτινα σώματα χαμηλής ροής ή στατικά.
- Δεν υπάρχει ανάγκη αντικατάστασης ηλεκτρολυτών ή μεμβρανών, μειώνοντας σημαντικά τη συντήρηση.
- Χαμηλή συντήρηση, υψηλή σταθερότητα:
- Δεν υπάρχουν προβλήματα με απόφραξη μεμβράνης, δηλητηρίαση ηλεκτροδίων ή μόλυνση ηλεκτρολυτών.
- Μεγάλα διαστήματα βαθμονόμησης, που συχνά απαιτούν βαθμονόμηση μόνο κάθε λίγους μήνες ή και περισσότερο.
- Γρήγορη απόκριση και υψηλή ακρίβεια:
- Πολύ γρήγορη απόκριση στις αλλαγές στο διαλυμένο οξυγόνο, επιτρέποντας την καταγραφή σε πραγματικό χρόνο των δυναμικών αλλαγών στην ποιότητα του νερού.
- Οι μετρήσεις δεν επηρεάζονται από την ταχύτητα ροής ή από παρεμβαλλόμενες ουσίες όπως τα σουλφίδια, προσφέροντας ανώτερη ακρίβεια και σταθερότητα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους.
- Ελάχιστη μακροπρόθεσμη απόκλιση:
- Οι ιδιότητες της φθορίζουσας χρωστικής είναι πολύ σταθερές, με αποτέλεσμα την ελάχιστη μετατόπιση σήματος και την εξασφάλιση μακροπρόθεσμης αξιοπιστίας μέτρησης.
- Ευκολία χρήσης:
- Συνήθως plug-and-play, χωρίς να απαιτείται μεγάλος χρόνος πόλωσης μετά την εκκίνηση· έτοιμο για άμεση μέτρηση.
Μειονεκτήματα:
- Υψηλότερο αρχικό κόστος: Συνήθως πιο ακριβό από τους παραδοσιακούς αισθητήρες ηλεκτροδίων μεμβράνης.
- Η φθορίζουσα μεμβράνη έχει πεπερασμένη διάρκεια ζωής: Αν και είναι μακράς διαρκείας (συνήθως 1-3 χρόνια), η μεμβράνη τελικά θα φωτοδιασπαστεί ή θα λερωθεί και θα χρειαστεί αντικατάσταση.
- Πιθανή ρύπανση από έλαια και φύκια: Η έντονη επίστρωση λαδιού ή βιορύπανσης στην επιφάνεια του αισθητήρα μπορεί να επηρεάσει τη διέγερση και τη λήψη του φωτός, απαιτώντας καθαρισμό.
2. Σενάρια Εφαρμογής
Λόγω των εξαιρετικών χαρακτηριστικών τους, οι οπτικοί αισθητήρες διαλυμένου οξυγόνου χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς που απαιτούν συνεχή και ακριβή παρακολούθηση της DO:
- Μονάδες Επεξεργασίας Λυμάτων:
- Μια κρίσιμη εφαρμογή. Χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση του DO σε δεξαμενές αερισμού και αερόβιες/αναερόβιες ζώνες για τη βελτιστοποίηση του αερισμού, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο για εξοικονόμηση ενέργειας και βελτιωμένη απόδοση επεξεργασίας.
- Παρακολούθηση Φυσικών Υδάτινων Σωμάτων (Ποτάμια, Λίμνες, Ταμιευτήρες):
- Χρησιμοποιείται σε σταθμούς περιβαλλοντικής παρακολούθησης για την αξιολόγηση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού ενός υδάτινου σώματος, της κατάστασης ευτροφισμού και της πιθανής υποξίας, παρέχοντας δεδομένα για την οικολογική προστασία.
- Υδατοκαλλιέργεια:
- Το DO είναι η σανίδα σωτηρίας της υδατοκαλλιέργειας. Οι οπτικοί αισθητήρες επιτρέπουν την παρακολούθηση 24/7 σε λίμνες και δεξαμενές. Μπορούν να ενεργοποιήσουν συναγερμούς και αυτόματα τους αεριστές όταν τα επίπεδα πέσουν πολύ χαμηλά, αποτρέποντας τους θανάτους ψαριών και διασφαλίζοντας την παραγωγή.
- Επιστημονική Έρευνα:
- Χρησιμοποιείται σε ωκεανογραφικές έρευνες, λιμνολογικές μελέτες και οικοτοξικολογικά πειράματα όπου τα δεδομένα DO υψηλής ακρίβειας και χαμηλής παρεμβολής είναι απαραίτητα.
- Νερό Βιομηχανικών Διεργασιών:
- Σε συστήματα όπως τα συστήματα ψύξης νερού σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας και χημικών εργοστασίων, η παρακολούθηση του DO για τον έλεγχο της διάβρωσης και της βιορύπανσης.
3. Μελέτη περίπτωσης εφαρμογής στις Φιλιππίνες
Ως αρχιπελαγικό έθνος, η οικονομία των Φιλιππίνων βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην υδατοκαλλιέργεια και τον τουρισμό, ενώ παράλληλα αντιμετωπίζει προκλήσεις ρύπανσης των υδάτων από την αστικοποίηση. Ως εκ τούτου, η παρακολούθηση της ποιότητας του νερού, ιδίως για το διαλυμένο οξυγόνο, είναι εξαιρετικά σημαντική.
Μελέτη περίπτωσης: Σύστημα παρακολούθησης και αερισμού Smart DO σε ζώνες υδατοκαλλιέργειας Laguna de Bay
Φόντο:
Η Λαγκούνα ντε Μπέι είναι η μεγαλύτερη λίμνη στις Φιλιππίνες, με τις γύρω περιοχές να είναι ζωτικής σημασίας για την υδατοκαλλιέργεια, κυρίως για την τιλάπια και το γαλατόψαρο (Bangus). Ωστόσο, η λίμνη αντιμετωπίζει απειλές από τον ευτροφισμό. Κατά τους ζεστούς καλοκαιρινούς μήνες, η στρωματοποίηση του νερού μπορεί να οδηγήσει σε υποξία στα βαθύτερα στρώματα, προκαλώντας συχνά μαζικούς θανάτους ψαριών («θανατώσεις ψαριών»), με αποτέλεσμα σημαντικές οικονομικές απώλειες για τους αγρότες.
Λύση Εφαρμογής:
Το Γραφείο Αλιείας και Υδάτινων Πόρων (BFAR), σε συνεργασία με τις τοπικές αυτοδιοικήσεις, προώθησε τη χρήση ενός έξυπνου συστήματος παρακολούθησης και ελέγχου της ποιότητας του νερού που βασίζεται σε οπτικούς αισθητήρες διαλυμένου οξυγόνου σε μεγάλης κλίμακας εμπορικές εκμεταλλεύσεις και σε βασικές περιοχές της λίμνης.
Στοιχεία συστήματος και ροή εργασίας:
- Κόμβοι Παρακολούθησης: Πλωτήρες πολλαπλών παραμέτρων ποιότητας νερού εξοπλισμένοι με οπτικούς αισθητήρες DO αναπτύχθηκαν σε διάφορα σημεία σε ιχθυοτροφικές λίμνες (ειδικά σε βαθύτερες περιοχές) και σε βασικές τοποθεσίες της λίμνης. Αυτοί οι αισθητήρες επιλέχθηκαν επειδή:
- Χαμηλή Συντήρηση: Η μακρά λειτουργία τους χωρίς συντήρηση είναι ιδανική για περιοχές με περιορισμένο τεχνικό προσωπικό.
- Αντοχή σε παρεμβολές: Λιγότερο επιρρεπές σε αστοχία από ρύπανση σε οργανικά πλούσια και θολά νερά υδατοκαλλιέργειας.
- Δεδομένα σε πραγματικό χρόνο: Ικανό να παρέχει δεδομένα κάθε λεπτό, επιτρέποντας την γρήγορη ανίχνευση ξαφνικών μειώσεων του DO.
- Μετάδοση Δεδομένων: Τα δεδομένα των αισθητήρων μεταδίδονται σε πραγματικό χρόνο μέσω ασύρματων δικτύων (π.χ. GPRS/4G ή LoRa) σε μια πλατφόρμα cloud και σε εφαρμογές για κινητά των αγροτών.
- Έξυπνος έλεγχος και έγκαιρη προειδοποίηση:
- Πλευρά πλατφόρμας: Η πλατφόρμα cloud έχει ρυθμιστεί με όρια συναγερμού DO (π.χ., κάτω από 3 mg/L).
- Από την πλευρά του χρήστη: Οι αγρότες λαμβάνουν ηχητικές/οπτικές ειδοποιήσεις, SMS ή ειδοποιήσεις εφαρμογής.
- Αυτόματος έλεγχος: Το σύστημα μπορεί να ενεργοποιήσει αυτόματα τους αεριστές μέχρι να αποκατασταθούν τα επίπεδα DO σε ένα ασφαλές εύρος.
Αποτελέσματα:
- Μειωμένη θνησιμότητα ψαριών: Οι έγκαιρες προειδοποιήσεις και ο αυτόματος αερισμός απέτρεψαν με επιτυχία πολλαπλά περιστατικά θανάτωσης ψαριών που προκλήθηκαν από κρίσιμα χαμηλά επίπεδα DO κατά τη διάρκεια της νύχτας ή νωρίς το πρωί.
- Βελτιωμένη Αποδοτικότητα Γεωργίας: Οι αγρότες μπορούν να διαχειριστούν τη σίτιση και τον αερισμό με πιο επιστημονικό τρόπο, μειώνοντας το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας (αποφεύγοντας τη λειτουργία των αεριστών 24/7) και βελτιώνοντας τους λόγους μετατρεψιμότητας της τροφής και τους ρυθμούς ανάπτυξης των ψαριών.
- Δεδομένα για τη Διαχείριση Περιβάλλοντος: Οι σταθμοί παρακολούθησης στη λίμνη παρέχουν στο BFAR μακροπρόθεσμα χωροχρονικά δεδομένα DO, συμβάλλοντας στην ανάλυση των τάσεων ευτροφισμού και στη διαμόρφωση πιο επιστημονικών πολιτικών διαχείρισης της λίμνης.
Περίληψη:
Σε αναπτυσσόμενες χώρες όπως οι Φιλιππίνες, όπου η υδατοκαλλιέργεια αντιμετωπίζει υψηλούς κινδύνους και οι υποδομές ενδέχεται να παρουσιάζουν προκλήσεις, οι οπτικοί αισθητήρες διαλυμένου οξυγόνου έχουν αποδειχθεί ιδανικό τεχνολογικό εργαλείο για την υδατοκαλλιέργεια ακριβείας και την έξυπνη περιβαλλοντική διαχείριση λόγω της ανθεκτικότητας, της χαμηλής συντήρησης και της υψηλής αξιοπιστίας τους. Δεν βοηθούν μόνο τους αγρότες να μετριάσουν τους κινδύνους και να αυξήσουν το εισόδημά τους, αλλά παρέχουν επίσης ισχυρή υποστήριξη δεδομένων για την προστασία των πολύτιμων υδάτινων οικοσυστημάτων των Φιλιππίνων.
Μπορούμε επίσης να παρέχουμε μια ποικιλία λύσεων για
1. Φορητός μετρητής για την ποιότητα νερού πολλαπλών παραμέτρων
2. Σύστημα πλωτής σημαδούρας για πολυπαραμετρική ποιότητα νερού
3. Αυτόματη βούρτσα καθαρισμού για αισθητήρα νερού πολλαπλών παραμέτρων
4. Πλήρες σετ διακομιστών και ασύρματης μονάδας λογισμικού, υποστηρίζει RS485 GPRS / 4g/WIFI/LORAWAN
Για περισσότερα ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ πληροφορίες,
επικοινωνήστε με την Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Ιστότοπος εταιρείας:www.hondetechco.com
Τηλ.: +86-15210548582
Ώρα δημοσίευσης: 30 Οκτωβρίου 2025