Optiske sensorer for oppløst oksygen (ODO), også kjent som fluorescensbaserte sensorer, er en moderne teknologi som står i kontrast til tradisjonelle membranelektrodemetoder (Clark-celler). Kjernefunksjonen deres er bruken av fluorescensslukking for å måle konsentrasjonen av oppløst oksygen i vann.
Arbeidsprinsipp:
Sensorens spiss er dekket med en membran impregnert med et fluorescerende fargestoff. Når dette fargestoffet eksiteres av en spesifikk bølgelengde av blått lys, sender det ut rødt lys. Hvis oksygenmolekyler er tilstede i vannet, kolliderer de med de eksiterte fargestoffmolekylene, noe som forårsaker en reduksjon i fluorescensintensiteten og en kortere fluorescenslevetid. Ved å måle denne endringen i fluorescenslevetid eller -intensitet, kan konsentrasjonen av oppløst oksygen beregnes nøyaktig.
Viktige egenskaper:
- Ingen oksygenforbruk, ingen elektrolytt:
- Dette er den mest grunnleggende forskjellen fra membranelektrodemetoden. Optiske sensorer forbruker ikke oksygen fra prøven, noe som gir mer nøyaktige resultater, spesielt i vannmasser med lav strømning eller statiske vannmasser.
- Det er ikke behov for å bytte ut elektrolytter eller membraner, noe som reduserer vedlikeholdet betydelig.
- Lavt vedlikehold, høy stabilitet:
- Ingen problemer med membrantilstopping, elektrodeforgiftning eller elektrolyttforurensning.
- Lange kalibreringsintervaller, som ofte krever kalibrering bare noen få måneder eller enda lenger.
- Rask respons og høy nøyaktighet:
- Svært rask respons på endringer i oppløst oksygen, noe som muliggjør sanntidsregistrering av dynamiske endringer i vannkvaliteten.
- Målingene påvirkes ikke av strømningshastighet eller forstyrrende stoffer som sulfider, noe som gir overlegen nøyaktighet og stabilitet sammenlignet med tradisjonelle metoder.
- Minimal langsiktig drift:
- Egenskapene til det fluorescerende fargestoffet er svært stabile, noe som resulterer i minimal signaldrift og sikrer langsiktig målepålitelighet.
- Brukervennlighet:
- Vanligvis plug-and-play, uten behov for lang polariseringstid etter oppstart; klar for umiddelbar måling.
Ulemper:
- Høyere startkostnad: Vanligvis dyrere enn tradisjonelle membranelektrodesensorer.
- Fluorescerende membran har en begrenset levetid: Selv om den er langvarig (vanligvis 1–3 år), vil membranen etter hvert fotodegradere eller bli tilsmusset og kreve utskifting.
- Potensiell tilsmussing fra oljer og alger: Tungt belegg av olje eller biologisk tilsmussing på sensoroverflaten kan forstyrre lyseksitasjon og -mottak, noe som nødvendiggjør rengjøring.
2. Søknadsscenarier
På grunn av sine utmerkede egenskaper er optiske sensorer for oppløst oksygen mye brukt i ulike felt som krever kontinuerlig og presis DO-overvåking:
- Avløpsrenseanlegg:
- En kritisk applikasjon. Brukes til å overvåke DO i luftetanker og aerobe/anaerobe soner for å optimalisere luftingen, noe som muliggjør presis kontroll for energibesparelser og forbedret behandlingseffektivitet.
- Overvåking av naturlige vannforekomster (elver, innsjøer, reservoarer):
- Brukes i miljøovervåkingsstasjoner for å vurdere en vannforekomsts selvrensende kapasitet, eutrofieringsstatus og potensiell hypoksi, og gir data for økologisk beskyttelse.
- Akvakultur:
- DO er livsnerven i akvakultur. Optiske sensorer muliggjør døgnkontinuerlig overvåking i dammer og kar. De kan utløse alarmer og automatisk aktivere lufteapparater når nivåene synker for lavt, noe som forhindrer fiskedød og sikrer produksjonen.
- Vitenskapelig forskning:
- Brukes i oseanografiske undersøkelser, limnologiske studier og økotoksikologiske eksperimenter der høypresisjons-DO-data med lav interferens er avgjørende.
- Industrielt prosessvann:
- I systemer som kjølevann fra kraftverk og kjemiske anlegg, overvåking av DO for å kontrollere korrosjon og bioforurensning.
3. Søknadscasestudie på Filippinene
Som en øygruppenasjon er Filippinenes økonomi sterkt avhengig av akvakultur og turisme, samtidig som de står overfor utfordringer med vannforurensning fra urbanisering. Derfor er overvåking av vannkvaliteten, spesielt for oppløst oksygen, kritisk viktig.
Casestudie: Smart DO-overvåkings- og luftingssystem i akvakultursoner i Laguna de Bay
Bakgrunn:
Laguna de Bay er den største innsjøen på Filippinene, og omkringliggende områder er avgjørende for akvakultur, først og fremst for tilapia og melkefisk (Bangus). Innsjøen er imidlertid truet av eutrofiering. I varme sommermåneder kan vannstratifisering føre til hypoksi i dypere lag, noe som ofte forårsaker massiv fiskedød («fiskedød»), noe som resulterer i betydelige økonomiske tap for bønder.
Applikasjonsløsning:
Bureau of Fisheries and Aquatic Resources (BFAR) fremmet, i samarbeid med lokale myndigheter, bruken av et intelligent system for overvåking og kontroll av vannkvalitet basert på optiske sensorer for oppløst oksygen i store kommersielle gårder og viktige områder av innsjøen.
Systemkomponenter og arbeidsflyt:
- Overvåkingsnoder: Bøyer for vannkvalitet med flere parametere utstyrt med optiske DO-sensorer ble utplassert på forskjellige punkter i fiskedammer (spesielt i dypere områder) og viktige steder i innsjøen. Disse sensorene ble valgt fordi:
- Lavt vedlikehold: Den lange vedlikeholdsfrie driften er ideell for områder med begrenset teknisk personale.
- Motstand mot interferens: Mindre utsatt for svikt fra tilgroing i organisk rike og grumsete akvakulturvann.
- Sanntidsdata: Kan levere data hvert minutt, noe som muliggjør rask deteksjon av plutselige fall i DO.
- Dataoverføring: Sensordata overføres i sanntid via trådløse nettverk (f.eks. GPRS/4G eller LoRa) til en skyplattform og mobilapper for bønder.
- Smart kontroll og tidlig varsling:
- Plattformside: Skyplattformen er satt med DO-alarmterskler (f.eks. under 3 mg/L).
- Brukerside: Bønder mottar hørbare/visuelle varsler, SMS- eller appvarsler.
- Automatisk kontroll: Systemet kan automatisk aktivere lufteapparater inntil DO-nivåene er gjenopprettet til et trygt område.
Resultater:
- Redusert fiskedødelighet: Tidlige varsler og automatisk lufting forhindret vellykket flere fiskedødshendelser forårsaket av kritisk lave DO-nivåer om natten eller tidlig morgen.
- Forbedret effektivitet i oppdrett: Bønder kan håndtere fôring og lufting mer vitenskapelig, redusere strømkostnadene (ved å unngå døgnkontinuerlig drift av luftere) og forbedre fôrkonverteringsforhold og fiskens vekstrater.
- Data for miljøforvaltning: Overvåkingsstasjoner i innsjøen gir BFAR langsiktige spatiotemporale DO-data, noe som bidrar til å analysere eutrofieringstrender og formulere mer vitenskapelige forvaltningspolitikker for innsjøer.
Sammendrag:
I utviklingsland som Filippinene, hvor akvakultur står overfor høy risiko og infrastruktur kan bli utfordret, har optiske sensorer for oppløst oksygen vist seg å være et ideelt teknologisk verktøy for presisjonsakvakultur og smart miljøforvaltning på grunn av holdbarheten, det lave vedlikeholdsbehovet og den høye påliteligheten. De hjelper ikke bare bønder med å redusere risikoer og øke inntektene, men gir også kraftig datastøtte for å beskytte Filippinenes verdifulle akvatiske økosystemer.
Vi kan også tilby en rekke løsninger for
1. Håndholdt måler for vannkvalitet med flere parametere
2. Flytende bøyesystem for vannkvalitet med flere parametere
3. Automatisk rengjøringsbørste for vannsensor med flere parametere
4. Komplett sett med servere og trådløs programvaremodul, støtter RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
For mer SENSOR informasjon,
Ta kontakt med Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Selskapets nettside:www.hondetechco.com
Tlf: +86-15210548582
Publisert: 30. oktober 2025