1. Определение датчиков онлайн-мониторинга качества воды
Датчик онлайн-мониторинга качества воды – это прецизионный аналитический прибор, непрерывно определяющий физические и химические параметры водных объектов в режиме реального времени. Он преобразует незначительные изменения концентрации вещества или характеристической интенсивности в стандартные, обрабатываемые электрические сигналы, обеспечивая круглосуточную автоматическую запись, отображение и анализ данных для систем мониторинга водной среды.
Проще говоря, основной рабочий механизм датчиков онлайн-мониторинга качества воды основан на двух ключевых функциях:
распознавании и
преобразовании сигналов..
Датчики : оснащенные специальными чувствительными компонентами, такими как ионные электроды, проницаемые мембраны и оптические датчики, датчики запускают определенные физические или химические реакции с целевыми веществами в пробах воды для регистрации изменений качества воды в реальном времени.
Преобразование сигналов : тонкие изменения, вызванные реакциями (включая разность потенциалов, ток, интенсивность света и изменения температуры), преобразуются в стандартизированные электрические выходные сигналы, включая аналоговые сигналы тока 4–20 мА и цифровые сигналы связи.
В качестве основного аппаратного обеспечения интеллектуальных систем мониторинга водной среды датчики онлайн-мониторинга качества воды широко используются в
Система мониторинга качества воды в аквакультуре , автоматические онлайн-станции мониторинга, буи для мониторинга водной среды, мобильные суда для мониторинга и сценарии мониторинга промышленных вод в режиме реального времени.
2. Пять традиционных параметров измерения качества воды
Пять условных параметров качества воды являются наиболее фундаментальными и авторитетными показателями для оценки основного состояния водной среды, охватывающими физические, химические и экологические характеристики водных объектов. Общепризнанными основными параметрами являются следующие:
Температура воды : основной корректирующий параметр практически для всех измерений качества воды. Он напрямую влияет на содержание растворенного кислорода в воде, микробную активность и скорость химических реакций в воде, служа основным ориентиром для оценки водной среды.
Значение pH : Ключевой показатель, характеризующий кислотность и щелочность водоемов. Это глубоко влияет на выживание и размножение водных организмов, а также на миграцию, трансформацию и обогащение различных загрязнителей в воде.
Растворенный кислород (DO) : относится к концентрации молекулярного кислорода, растворенного в воде. Это критический оценочный показатель для оценки способности водоемов к самоочищению и оценки состояния здоровья водной экологической среды.
Проводимость : Косвенно отражает общую концентрацию растворенных ионов в воде, соответствующую солености воды и общему количеству растворенных твердых веществ (TDS). Он позволяет эффективно характеризовать степень минерализации и уровень неорганического загрязнения водных объектов.
Мутность : указывает на степень светоблокировки водоемов, вызванную взвешенными отложениями, водорослями, органическим мусором и другими твердыми частицами. Это важный визуальный и физический показатель, позволяющий оценить чистоту воды и степень загрязнения взвешенными веществами.
Примечание . Конфигурация пяти стандартных параметров может быть немного скорректирована для конкретных сценариев применения. Для индивидуальных требований мониторинга окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) или соленость могут заменить частичные параметры, в то время как вышеуказанные пять индикаторов остаются наиболее широко распространенной и признанной в отрасли стандартной конфигурацией.
3. Классификация и принципы оптических датчиков качества воды.
Оптические датчики качества воды реализуют определение параметров качества воды на основе характеристик оптического взаимодействия между веществами воды и светом, включая поглощение света, рассеяние, флуоресценцию и фосфоресценцию. Благодаря отсутствию расхода реагентов, высокой скорости отклика и сильной защите от электромагнитных помех они стали основными устройствами мониторинга для высокоточного обнаружения водной среды. Ниже приведены основные типы и области применения:
3.1 Датчики спектра поглощения ультрафиолетового и видимого диапазона (УФ-Вид)
Принцип работы : В соответствии с законом Бера-Ламберта, датчик определяет интенсивность поглощения света пробами воды в определенных ультрафиолетовых и видимых длинах волн и количественно рассчитывает концентрацию целевых загрязнителей посредством линейной зависимости между поглощением и концентрацией вещества.
Основные области применения : определение химического потребления кислорода (ХПК), нитратного азота (NO3-N), общего органического углерода (ТОС) и характерных органических загрязнителей в воде в режиме реального времени.
3.2 Датчики флуоресценции
Принцип работы : Облучайте образцы воды возбуждающим светом определенной длины волны и обнаруживайте интенсивность длинноволнового излучения, генерируемого возбуждением флуоресцентных веществ в воде, чтобы осуществлять количественный мониторинг целевых веществ.
Основные приложения
• Датчики хлорофилла-а: оценивают биомассу и плотность водорослей путем определения интенсивности флуоресценции хлорофилла в воде, обеспечивая раннее предупреждение о цветении водорослей и эвтрофикации воды.
• Датчики CDOM/FDOM: мониторинг концентрации цветных растворенных органических веществ (CDOM) и флуоресцентных растворенных органических веществ (FDOM), применяемых для отслеживания органических загрязнений и экологической оценки воды.
• Датчики загрязнения нефтью: используйте уникальные характеристики флуоресценции полициклических ароматических углеводородов в нефтепродуктах для осуществления онлайн-мониторинга разливов нефти и нефти.
3.3 Датчики мутности/рассеянного света
Принцип работы : Обнаружение интенсивности рассеяния света, создаваемого взвешенными частицами в воде. В основном он использует режимы обнаружения рассеянного света 90 ° или обнаружения проходящего света 180 ° для количественного определения мутности воды.
Основные области применения : Прямое и высокоточное измерение мутности воды в режиме реального времени в поверхностных, бытовых и промышленных сточных водах.
3.4 Датчики лазерного спектра
Принцип работы : в качестве источника света используется лазер, который обладает преимуществами высокой монохроматичности, высокой яркости и низкого уровня помех. В сочетании с рамановской спектроскопией и технологией абсорбционной спектроскопии настраиваемого диодного лазера он обеспечивает сверхчувствительное обнаружение следов.
Основные области применения : Обнаружение следов растворенных газов (метана, углекислого газа и т. д.) и микрозагрязнителей низкой концентрации в воде, подходит для точного мониторинга водной среды в соответствии с высокими стандартами.
4. Классификация ионных датчиков качества воды.
Ионные датчики качества воды — это профессиональные устройства для обнаружения определенных ионных веществ в воде. Их основная технология основана на ионоселективных электродах и передовых принципах электрохимического зондирования. Они могут точно фиксировать активность и концентрацию целевых ионов в пробах воды, отличаются простой структурой, быстрым откликом и низкой стоимостью и широко используются в обычном мониторинге ионного индекса качества воды.
