Optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego (ODO), znane również jako czujniki oparte na fluorescencji, to nowoczesna technologia, która kontrastuje z tradycyjnymi metodami elektrod membranowych (ogniwami Clarka). Ich główną cechą jest wykorzystanie wygaszania fluorescencji do pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie.
Zasada działania:
Końcówka czujnika jest pokryta membraną nasączoną barwnikiem fluorescencyjnym. Po wzbudzeniu barwnika światłem niebieskim o określonej długości fali, emituje on światło czerwone. Jeśli w wodzie obecne są cząsteczki tlenu, zderzają się one z wzbudzonymi cząsteczkami barwnika, powodując zmniejszenie intensywności fluorescencji i skrócenie czasu jej trwania. Pomiar tej zmiany czasu trwania lub intensywności fluorescencji pozwala na dokładne obliczenie stężenia tlenu rozpuszczonego.
Kluczowe cechy:
- Brak zużycia tlenu, brak elektrolitu:
- To jest najważniejsza różnica w porównaniu z metodą elektrody membranowej. Czujniki optyczne nie pobierają tlenu z próbki, zapewniając dokładniejsze wyniki, szczególnie w zbiornikach wodnych o niskim przepływie lub statycznych.
- Nie ma potrzeby wymiany elektrolitów ani membran, co znacznie zmniejsza potrzebę konserwacji.
- Niskie koszty utrzymania, wysoka stabilność:
- Brak problemów z zatykaniem membrany, zatruciem elektrody lub zanieczyszczeniem elektrolitu.
- Długie odstępy między kalibracjami, często wymagające kalibracji tylko co kilka miesięcy lub nawet częściej.
- Szybka reakcja i wysoka dokładność:
- Bardzo szybka reakcja na zmiany stężenia rozpuszczonego tlenu, umożliwiająca rejestrowanie dynamicznych zmian jakości wody w czasie rzeczywistym.
- Na pomiary nie wpływają prędkość przepływu ani substancje zakłócające, np. siarczki, co zapewnia większą dokładność i stabilność w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
- Minimalny dryf długoterminowy:
- Właściwości barwnika fluorescencyjnego są bardzo stabilne, co skutkuje minimalnym dryftem sygnału i gwarantuje długoterminową niezawodność pomiarów.
- Łatwość użytkowania:
- Zazwyczaj typu plug-and-play, nie wymagający długiego czasu polaryzacji po uruchomieniu; gotowy do natychmiastowego pomiaru.
Wady:
- Wyższy koszt początkowy: Zwykle droższy niż tradycyjne czujniki z elektrodami membranowymi.
- Membrana fluorescencyjna ma ograniczoną żywotność: Pomimo swojej trwałości (zwykle 1–3 lata), membrana z czasem ulega fotodegradacji lub zanieczyszczeniu, co skutkuje koniecznością wymiany.
- Potencjalne zanieczyszczenia olejami i glonami: Gruba warstwa oleju lub zanieczyszczeń biologicznych na powierzchni czujnika może zakłócać wzbudzanie i odbiór światła, co wymaga czyszczenia.
2. Scenariusze zastosowań
Ze względu na swoje doskonałe właściwości optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach wymagających ciągłego i precyzyjnego monitorowania DO:
- Oczyszczalnie ścieków:
- Krytyczne zastosowanie. Służy do monitorowania tlenu rozpuszczonego w zbiornikach napowietrzających i strefach tlenowych/beztlenowych w celu optymalizacji napowietrzania, umożliwiając precyzyjną kontrolę w celu oszczędności energii i poprawy wydajności oczyszczania.
- Monitoring naturalnych zbiorników wodnych (rzeki, jeziora, zbiorniki wodne):
- Stosowane w stacjach monitoringu środowiska w celu oceny zdolności zbiornika wodnego do samooczyszczania, stanu eutrofizacji i potencjalnego niedotlenienia, dostarczając danych na potrzeby ochrony ekologicznej.
- Akwakultura:
- DO to podstawa akwakultury. Czujniki optyczne umożliwiają całodobowy monitoring w stawach i zbiornikach. Mogą uruchamiać alarmy i automatycznie uruchamiać napowietrzacze, gdy poziom wody spadnie zbyt nisko, zapobiegając śnięciu ryb i chroniąc produkcję.
- Badania naukowe:
- Stosowany w badaniach oceanograficznych, limnologicznych i eksperymentach ekotoksykologicznych, w których kluczowe znaczenie mają precyzyjne dane DO o niskim poziomie zakłóceń.
- Woda procesowa przemysłowa:
- W systemach, takich jak elektrownie i zakłady chemiczne, monitorowanie DO w celu kontrolowania korozji i zanieczyszczeń biologicznych.
3. Studium przypadku zastosowania na Filipinach
Jako kraj położony na archipelagu, gospodarka Filipin w dużej mierze opiera się na akwakulturze i turystyce, a jednocześnie zmaga się z problemami zanieczyszczenia wody spowodowanymi urbanizacją. Dlatego monitorowanie jakości wody, zwłaszcza pod kątem zawartości tlenu rozpuszczonego, ma kluczowe znaczenie.
Studium przypadku: Inteligentny system monitorowania tlenu rozpuszczonego i napowietrzania w strefach akwakultury w zatoce Laguna de Bay
Tło:
Laguna de Bay to największe jezioro na Filipinach, a otaczające je obszary mają kluczowe znaczenie dla akwakultury, głównie dla tilapii i mlecznika (Bangus). Jezioro jest jednak narażone na eutrofizację. W upalne letnie miesiące rozwarstwienie wody może prowadzić do niedotlenienia w głębszych warstwach, często powodując masowe śnięcie ryb („rybi upadek”), co skutkuje znacznymi stratami ekonomicznymi dla rolników.
Rozwiązanie aplikacyjne:
Biuro Rybołówstwa i Zasobów Wodnych (BFAR), we współpracy z lokalnymi władzami, promowało stosowanie inteligentnego systemu monitorowania i kontroli jakości wody opartego na optycznych czujnikach rozpuszczonego tlenu w dużych komercyjnych gospodarstwach rolnych i kluczowych obszarach jeziora.
Komponenty systemu i przepływ pracy:
- Węzły monitorujące: Wieloparametrowe boje mierzące jakość wody, wyposażone w optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego (DO), zostały rozmieszczone w różnych punktach stawów rybnych (szczególnie w głębszych obszarach) oraz w kluczowych lokalizacjach w jeziorze. Czujniki te wybrano ze względu na:
- Niskie wymagania konserwacyjne: Ich długa, bezobsługowa praca jest idealna dla obszarów z ograniczoną liczbą pracowników technicznych.
- Odporność na zakłócenia: Mniejsza podatność na uszkodzenia spowodowane zanieczyszczeniami w bogatych w materię organiczną i mętnych wodach akwakultury.
- Dane w czasie rzeczywistym: Możliwość dostarczania danych co minutę, co pozwala na szybkie wykrywanie nagłych spadków stężenia tlenu.
- Transmisja danych: Dane z czujników są przesyłane w czasie rzeczywistym za pośrednictwem sieci bezprzewodowych (np. GPRS/4G lub LoRa) do platformy w chmurze i aplikacji mobilnych rolników.
- Inteligentne sterowanie i wczesne ostrzeganie:
- Strona platformy: Platforma w chmurze jest ustawiona z progami alarmowymi DO (np. poniżej 3 mg/l).
- Strona użytkownika: Rolnicy otrzymują alerty dźwiękowe/wizualne, wiadomości SMS lub powiadomienia za pośrednictwem aplikacji.
- Sterowanie automatyczne: System może automatycznie uruchamiać napowietrzacze, dopóki poziom rozpuszczonego tlenu nie powróci do bezpiecznego zakresu.
Wyniki:
- Zmniejszona śmiertelność ryb: Wczesne ostrzeżenia i automatyczne napowietrzanie skutecznie zapobiegły licznym przypadkom śnięcia ryb spowodowanym przez krytycznie niski poziom tlenu w nocy lub wczesnym rankiem.
- Większa wydajność hodowli: Rolnicy mogą zarządzać karmieniem i napowietrzaniem w sposób bardziej naukowy, zmniejszając koszty energii elektrycznej (dzięki uniknięciu konieczności całodobowej pracy napowietrzaczy) oraz poprawiając współczynniki wykorzystania paszy i tempo wzrostu ryb.
- Dane do zarządzania środowiskiem: Stacje monitorujące w jeziorze dostarczają BFAR długoterminowych danych czasoprzestrzennych dotyczących stężenia tlenu (DO), co ułatwia analizę trendów eutrofizacji i opracowywanie bardziej naukowych zasad zarządzania jeziorami.
Streszczenie:
W krajach rozwijających się, takich jak Filipiny, gdzie akwakultura jest narażona na wysokie ryzyko, a infrastruktura może być problematyczna, optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego okazały się idealnym narzędziem technologicznym do precyzyjnej akwakultury i inteligentnego zarządzania środowiskiem ze względu na swoją trwałość, niskie koszty konserwacji i wysoką niezawodność. Nie tylko pomagają one rolnikom ograniczać ryzyko i zwiększać dochody, ale także dostarczają potężnego wsparcia w postaci danych, które chronią cenne ekosystemy wodne Filipin.
Możemy również zapewnić różnorodne rozwiązania dla
1. Przenośny miernik do pomiaru jakości wody wieloparametrowej
2. System boi pływających do pomiaru jakości wody o wielu parametrach
3. Automatyczna szczotka czyszcząca do wieloparametrowego czujnika wody
4. Kompletny zestaw serwerów i oprogramowania modułu bezprzewodowego, obsługuje RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Więcej informacji o SENSOR informacja,
prosimy o kontakt z Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Strona internetowa firmy:www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582
Czas publikacji: 30 października 2025 r.