Optické senzory rozpuštěného kyslíku (ODO), známé také jako senzory založené na fluorescenci, jsou moderní technologií, která se liší od tradičních metod s membránovými elektrodami (Clarkovy články). Jejich hlavní vlastností je použití zhášení fluorescence k měření koncentrace rozpuštěného kyslíku ve vodě.
Princip fungování:
Hrot senzoru je pokryt membránou impregnovanou fluorescenčním barvivem. Když je toto barvivo excitováno specifickou vlnovou délkou modrého světla, emituje červené světlo. Pokud jsou ve vodě přítomny molekuly kyslíku, srážejí se s excitovanými molekulami barviva, což způsobuje snížení intenzity fluorescence a kratší dobu života fluorescence. Měřením této změny doby života nebo intenzity fluorescence lze přesně vypočítat koncentraci rozpuštěného kyslíku.
Klíčové vlastnosti:
- Žádná spotřeba kyslíku, žádný elektrolyt:
- Toto je nejzásadnější rozdíl oproti metodě s membránovou elektrodou. Optické senzory nespotřebovávají kyslík ze vzorku, což poskytuje přesnější výsledky, zejména ve vodních útvarech s nízkým průtokem nebo stojatými vodními plochami.
- Není třeba vyměňovat elektrolyty ani membrány, což výrazně snižuje nároky na údržbu.
- Nízká údržba, vysoká stabilita:
- Žádné problémy s ucpáváním membrány, otravou elektrod nebo kontaminací elektrolytu.
- Dlouhé kalibrační intervaly, často vyžadující kalibraci pouze jednou za několik měsíců nebo i déle.
- Rychlá odezva a vysoká přesnost:
- Velmi rychlá reakce na změny rozpuštěného kyslíku, což umožňuje zachycení dynamických změn kvality vody v reálném čase.
- Měření nejsou ovlivněna rychlostí proudění ani rušivými látkami, jako jsou sulfidy, což nabízí v porovnání s tradičními metodami vyšší přesnost a stabilitu.
- Minimální dlouhodobý drift:
- Vlastnosti fluorescenčního barviva jsou velmi stabilní, což má za následek minimální drift signálu a zajišťuje dlouhodobou spolehlivost měření.
- Snadné použití:
- Typicky plug-and-play, bez nutnosti dlouhé doby polarizace po spuštění; připraveno k okamžitému měření.
Nevýhody:
- Vyšší počáteční náklady: Obvykle dražší než tradiční membránové elektrodové senzory.
- Fluorescenční membrána má omezenou životnost: Přestože je odolná (obvykle 1–3 roky), membrána se časem fotodegraduje nebo znečistí a bude nutné ji vyměnit.
- Potenciální znečištění oleji a řasami: Silná vrstva oleje nebo biologického znečištění na povrchu senzoru může rušit buzení a příjem světla, což vyžaduje čištění.
2. Scénáře použití
Díky svým vynikajícím vlastnostem se optické senzory rozpuštěného kyslíku široce používají v různých oblastech vyžadujících nepřetržité a přesné monitorování rozpuštěného kyslíku:
- Čistírny odpadních vod:
- Kritická aplikace. Používá se k monitorování rozpuštěného kyslíku (DO) v provzdušňovacích nádržích a aerobních/anaerobních zónách za účelem optimalizace provzdušňování, což umožňuje přesné řízení pro úsporu energie a zvýšení účinnosti čištění.
- Monitorování přírodních vodních útvarů (řeky, jezera, nádrže):
- Používá se v monitorovacích stanicích životního prostředí k posouzení samočisticí kapacity vodního útvaru, stavu eutrofizace a potenciální hypoxie, čímž poskytuje data pro ekologickou ochranu.
- Akvakultura:
- Rozpuštěný kyslík je základem akvakultury. Optické senzory umožňují nepřetržité monitorování v rybnících a nádržích. Mohou spustit alarmy a automaticky aktivovat provzdušňovače, když hladina vody klesne příliš nízko, čímž zabraňují úhynu ryb a chrání produkci.
- Vědecký výzkum:
- Používá se v oceánografických průzkumech, limnologických studiích a ekotoxikologických experimentech, kde jsou nezbytná vysoce přesná data o rozpuštěném kyslíku s nízkým rušením.
- Průmyslová procesní voda:
- V systémech, jako je chladicí voda pro elektrárny a chemické závody, monitorování rozpuštěného kyslíku (DO) za účelem kontroly koroze a biologického znečištění.
3. Případová studie aplikace na Filipínách
Filipíny, jakožto souostrovní stát, se silně spoléhají na akvakulturu a cestovní ruch a zároveň čelí problémům se znečištěním vody v důsledku urbanizace. Monitorování kvality vody, zejména rozpuštěného kyslíku, je proto kriticky důležité.
Případová studie: Inteligentní systém monitorování a provzdušňování rozpuštěného kyslíku v akvakulturních zónách Laguna de Bay
Pozadí:
Laguna de Bay je největší jezero na Filipínách a okolní oblasti jsou klíčové pro akvakulturu, zejména pro tilápii a mléčné ryby (Bangus). Jezero však čelí hrozbě eutrofizace. Během horkých letních měsíců může stratifikace vody vést k hypoxii v hlubších vrstvách, což často způsobuje masivní úhyn ryb („úhyn ryb“) a má za následek značné ekonomické ztráty pro zemědělce.
Řešení aplikace:
Úřad pro rybolov a vodní zdroje (BFAR) ve spolupráci s místními samosprávami propagoval používání inteligentního systému monitorování a kontroly kvality vody založeného na optických senzorech rozpuštěného kyslíku ve velkých komerčních farmách a klíčových oblastech jezera.
Systémové komponenty a pracovní postup:
- Monitorovací uzly: Na různých místech v rybnících (zejména v hlubších oblastech) a klíčových místech v jezeře byly rozmístěny bóje s více parametry pro měření kvality vody vybavené optickými senzory rozpuštěného kyslíku. Tyto senzory byly vybrány z těchto důvodů:
- Nízká údržba: Jejich dlouhodobý bezúdržbový provoz je ideální pro oblasti s omezeným technickým personálem.
- Odolnost vůči rušení: Méně náchylná k selhání v důsledku znečištění v organicky bohatých a kalných vodách akvakultury.
- Data v reálném čase: Schopnost poskytovat data každou minutu, což umožňuje rychlou detekci náhlých poklesů rozpuštěného kyslíku.
- Přenos dat: Data ze senzorů jsou přenášena v reálném čase prostřednictvím bezdrátových sítí (např. GPRS/4G nebo LoRa) do cloudové platformy a mobilních aplikací farmářů.
- Inteligentní ovládání a včasné varování:
- Na straně platformy: Cloudová platforma je nastavena s prahovými hodnotami alarmu pro rozpuštěný kyslík (např. pod 3 mg/l).
- Uživatelská stránka: Zemědělci dostávají zvuková/vizuální upozornění, SMS nebo oznámení v aplikaci.
- Automatické ovládání: Systém dokáže automaticky aktivovat provzdušňovače, dokud se hladiny rozpuštěného kyslíku neobnoví do bezpečného rozsahu.
Výsledky:
- Snížená úmrtnost ryb: Včasná varování a automatické provzdušňování úspěšně zabránily několika úhynům ryb způsobeným kriticky nízkými hladinami rozpuštěného kyslíku v noci nebo brzy ráno.
- Zvýšená efektivita zemědělství: Zemědělci mohou vědečtěji řídit krmení a provzdušňování, čímž snižují náklady na elektřinu (vyhýbáním se nepřetržitému provozu provzdušňovačů) a zlepšují konverzní poměry krmiva a rychlost růstu ryb.
- Data pro environmentální management: Monitorovací stanice v jezeře poskytují BFAR dlouhodobá časoprostorová data o rozpuštěném kyslíku, což pomáhá analyzovat trendy eutrofizace a formulovat vědečtější politiky managementu jezera.
Shrnutí:
V rozvojových zemích, jako jsou Filipíny, kde akvakultura čelí vysokým rizikům a infrastruktura může být problematická, se optické senzory rozpuštěného kyslíku ukázaly jako ideální technologický nástroj pro přesnou akvakulturu a inteligentní environmentální management díky své odolnosti, nízkým nárokům na údržbu a vysoké spolehlivosti. Nejenže pomáhají zemědělcům zmírňovat rizika a zvyšovat příjmy, ale také poskytují účinnou datovou podporu pro ochranu vzácných vodních ekosystémů Filipín.
Můžeme také poskytnout řadu řešení pro
1. Ruční měřič pro víceparametrové měření kvality vody
2. Systém plovoucích bójí pro víceparametrové měření kvality vody
3. Automatický čisticí kartáč pro víceparametrový vodní senzor
4. Kompletní sada serverů a softwarového bezdrátového modulu, podpora RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Pro více informací o SENZORU informace,
Kontaktujte prosím společnost Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Webové stránky společnosti:www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582
Čas zveřejnění: 30. října 2025