Оптичните сензори за разтворен кислород (ODO), известни още като сензори, базирани на флуоресценция, са модерна технология, която се различава от традиционните методи с мембранни електроди (клетки на Кларк). Основната им характеристика е използването на гасене на флуоресценцията за измерване на концентрацията на разтворен кислород във вода.
Принцип на работа:
Върхът на сензора е покрит с мембрана, импрегнирана с флуоресцентно багрило. Когато това багрило се възбуди от специфична дължина на вълната на синята светлина, то излъчва червена светлина. Ако във водата присъстват кислородни молекули, те се сблъскват с възбудените молекули на багрилото, което води до намаляване на интензитета на флуоресценцията и по-кратък живот на флуоресценцията. Чрез измерване на тази промяна в живота или интензитета на флуоресценцията, концентрацията на разтворен кислород може да бъде точно изчислена.
Ключови характеристики:
- Без консумация на кислород, без електролит:
- Това е най-фундаменталната разлика от метода с мембранен електрод. Оптичните сензори не консумират кислород от пробата, което осигурява по-точни резултати, особено във водни басейни с нисък дебит или статични водни басейни.
- Няма нужда от подмяна на електролити или мембрани, което значително намалява поддръжката.
- Ниска поддръжка, висока стабилност:
- Няма проблеми със запушване на мембраната, отравяне на електродите или замърсяване на електролита.
- Дълги интервали на калибриране, често изискващи калибриране само на всеки няколко месеца или дори по-дълго.
- Бърза реакция и висока точност:
- Много бърза реакция на промените в разтворения кислород, което позволява улавяне на динамичните промени в качеството на водата в реално време.
- Измерванията не се влияят от скоростта на потока или смущаващи вещества като сулфиди, което предлага превъзходна точност и стабилност в сравнение с традиционните методи.
- Минимално дългосрочно отклонение:
- Свойствата на флуоресцентното багрило са много стабилни, което води до минимално отклонение на сигнала и осигурява дългосрочна надеждност на измерването.
- Лекота на употреба:
- Обикновено plug-and-play, без необходимост от продължително време за поляризация след стартиране; готов за незабавно измерване.
Недостатъци:
- По-висока първоначална цена: Обикновено е по-скъпа от традиционните мембранни електродни сензори.
- Флуоресцентната мембрана има ограничен живот: Въпреки че е дълготрайна (обикновено 1-3 години), мембраната в крайна сметка ще се фоторазгради или ще се замърси и ще се нуждае от подмяна.
- Потенциално замърсяване от масла и водорасли: Тежкото натрупване на масло или биозамърсяване върху повърхността на сензора може да попречи на възбуждането и приемането на светлина, което налага почистване.
2. Сценарии на приложение
Поради отличните си характеристики, оптичните сензори за разтворен кислород се използват широко в различни области, изискващи непрекъснато и прецизно наблюдение на разтворения кислород:
- Пречиствателни станции за отпадъчни води:
- Критично важно приложение. Използва се за наблюдение на разтворения кислород (DO) в аерационни резервоари и аеробни/анаеробни зони за оптимизиране на аерацията, което позволява прецизен контрол за пестене на енергия и подобрена ефективност на пречистването.
- Мониторинг на естествени водни обекти (реки, езера, язовири):
- Използва се в станции за мониторинг на околната среда за оценка на капацитета за самопречистване на водния басейн, състоянието на еутрофикация и потенциалната хипоксия, предоставяйки данни за екологична защита.
- Аквакултури:
- Разтвореният кислород е жизненоважната артерия на аквакултурите. Оптичните сензори позволяват 24/7 наблюдение в езера и резервоари. Те могат да задействат аларми и автоматично да активират аератори, когато нивата паднат твърде ниски, предотвратявайки смъртта на рибите и защитавайки производството.
- Научни изследвания:
- Използва се в океанографски проучвания, лимнологични изследвания и екотоксикологични експерименти, където са необходими високоточни данни за разтворения кислород с ниска степен на смущение.
- Промишлена технологична вода:
- В системи като охлаждаща вода за електроцентрали и химически заводи, мониторинг на разтворения кислород за контрол на корозията и биологичното замърсяване.
3. Казус за приложение във Филипините
Като архипелажна нация, икономиката на Филипините разчита в голяма степен на аквакултурите и туризма, като същевременно е изправена пред предизвикателствата, свързани със замърсяването на водите от урбанизацията. Следователно, мониторингът на качеството на водата, особено на разтворения кислород, е от решаващо значение.
Казус: Интелигентна система за мониторинг и аериране на разтворения кислород в аквакултурни зони в Лагуна де Бей
Предистория:
Лагуна де Бей е най-голямото езеро във Филипините, като околните райони са от решаващо значение за аквакултурите, предимно за тилапия и млечна риба (Bangus). Езерото обаче е застрашено от еутрофикация. През горещите летни месеци стратификацията на водата може да доведе до хипоксия в по-дълбоките слоеве, често причинявайки масово измиране на риба („измиране на риби“), което води до значителни икономически загуби за фермерите.
Решение за приложение:
Бюрото по рибарство и водни ресурси (BFAR), в сътрудничество с местните власти, насърчи използването на интелигентна система за мониторинг и контрол на качеството на водата, базирана на оптични сензори за разтворен кислород в големи търговски ферми и ключови зони на езерото.
Системни компоненти и работен процес:
- Мониторингови възли: Многопараметрични буйове за качество на водата, оборудвани с оптични сензори за разтворен кислород, бяха разположени на различни места в рибните басейни (особено в по-дълбоките райони) и ключови места в езерото. Тези сензори бяха избрани, защото:
- Ниска поддръжка: Дългосрочната им работа без нужда от поддръжка е идеална за райони с ограничен технически персонал.
- Устойчивост на смущения: По-малко податлив на повреди от замърсяване в богати на органични вещества и мътни аквакултурни води.
- Данни в реално време: Способни са да предоставят данни всяка минута, което позволява бързо откриване на внезапни спадове на разтворения кислород.
- Предаване на данни: Данните от сензорите се предават в реално време чрез безжични мрежи (напр. GPRS/4G или LoRa) към облачна платформа и мобилни приложения на фермерите.
- Интелигентно управление и ранно предупреждение:
- От страна на платформата: Облачната платформа е с настроени прагове за аларма за разтворен кислород (напр. под 3 mg/L).
- От страна на потребителя: Земеделските производители получават звукови/визуални сигнали, SMS или известия чрез приложение.
- Автоматично управление: Системата може автоматично да активира аераторите, докато нивата на разтворен кислород (DO) не се възстановят до безопасен диапазон.
Резултати:
- Намалена смъртност на рибите: Ранните предупреждения и автоматичната аерация успешно предотвратиха множество случаи на смърт на риби, причинени от критично ниски нива на разтворен кисел през нощта или ранната сутрин.
- Подобрена ефективност на земеделието: Земеделските производители могат да управляват храненето и аерирането по по-научен начин, намалявайки разходите за електроенергия (като избягват 24/7 работа на аераторите) и подобрявайки коефициентите на конверсия на фуража и темповете на растеж на рибите.
- Данни за управление на околната среда: Мониторинговите станции в езерото предоставят на BFAR дългосрочни пространствено-времеви данни за разтворения кислород, което помага за анализа на тенденциите в еутрофикацията и формулирането на по-научни политики за управление на езерото.
Резюме:
В развиващите се страни като Филипините, където аквакултурите са изправени пред високи рискове и инфраструктурата може да бъде предизвикателство, оптичните сензори за разтворен кислород са се доказали като идеален технологичен инструмент за прецизна аквакултура и интелигентно управление на околната среда, благодарение на тяхната издръжливост, ниска поддръжка и висока надеждност. Те не само помагат на фермерите да смекчат рисковете и да увеличат доходите, но и предоставят мощна информационна подкрепа за защита на ценните водни екосистеми на Филипините.
Можем да предложим и разнообразни решения за
1. Ръчен измервателен уред за многопараметрично качество на водата
2. Система с плаващи буи за многопараметрично качество на водата
3. Четка за автоматично почистване на многопараметричен сензор за вода
4. Пълен комплект сървъри и софтуерен безжичен модул, поддържа RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
За повече информация СЕНЗОР информация,
Моля, свържете се с Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Уебсайт на компанията:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Време на публикуване: 30 октомври 2025 г.