1. Дефиниција онлајн сензора за праћење квалитета воде
Сензор за праћење квалитета воде на мрежи је прецизан аналитички уређај који континуирано детектује физичке и хемијске параметре водних тијела у реалном времену. Он претвара суптилне промене у концентрацији супстанце или карактеристичном интензитету у стандардне, обрадиве електричне сигнале, омогућавајући 24/7 аутоматско снимање, приказ и анализу података за системе за праћење водене средине.
Једноставно речено, основни механизам рада сензора за праћење квалитета воде на мрежи ослања се на две кључне могућности:
детекцију и
конверзију сигнала.
Сенсинг : Опремљени наменским осетљивим компонентама као што су јонске електроде, пропусне мембране и оптичке сонде, сензори покрећу специфичне физичке или хемијске реакције са циљним супстанцама у узорцима воде како би ухватили промене квалитета воде у реалном времену.
Конверзија сигнала : Суптилне промене настале реакцијама (укључујући потенцијалну разлику, струју, интензитет светлости и варијације температуре) се претварају у стандардизоване електричне излазне сигнале, укључујући 4–20 мА аналогне струјне сигнале и дигиталне комуникационе сигнале.
Као основни фронт-енд хардвер интелигентних система за праћење водене средине, сензори за праћење квалитета воде на мрежи се широко користе у
Систем за праћење квалитета воде у аквакултури , аутоматске станице за праћење на мрежи, плутаче за праћење водене средине, покретна пловила за праћење и сценарији за праћење индустријске воде у реалном времену.
2. Пет конвенционалних параметара за мерење квалитета воде
Пет конвенционалних параметара квалитета воде су најосновнији и најмјеродавнији индикатори за оцену основног стања водне средине, обухватајући физичке, хемијске и еколошке карактеристичне димензије водних тела. Универзално признати основни параметри су следећи:
Температура воде : Основни параметар корекције за скоро сва мерења квалитета воде. Он директно утиче на садржај раствореног кисеоника у води, микробну активност и брзину хемијских реакција у води, служећи као основна референца за процену водене средине.
пХ вредност : Кључни индикатор који карактерише киселост и алкалност водених тела. Дубоко утиче на опстанак и репродукцију водених организама, као и на миграцију, трансформацију и обогаћивање различитих загађивача у води.
Растворени кисеоник (ДО) : Односи се на концентрацију молекуларног кисеоника раствореног у води. То је критични индекс евалуације за процену капацитета самопречишћавања водних тела и процену здравственог статуса водене еколошке средине.
Проводљивост : Индиректно одражава укупну концентрацију растворених јона у води, што одговара салинитету воде и укупним раствореним чврстим материјама (ТДС). Може ефикасно да карактерише степен минерализације и ниво неорганског загађења водних тела.
Замућеност : Указује на степен блокирања светлости водених тела узрокован суспендованим седиментима, алгама, органским остацима и другим честицама. То је важан визуелни и физички индикатор за процену чистоће воде и степена суспендованог загађења.
Напомена : Конфигурација пет конвенционалних параметара може се мало прилагодити за специфичне сценарије примене. За индивидуалне потребе праћења, редокс потенцијал (ОРП) или салинитет могу заменити делимичне параметре, док горњих пет индикатора остају најшире прихваћена и у индустрији призната стандардна конфигурација.
3. Класификација и принципи оптичких сензора квалитета воде
Оптички сензори квалитета воде реализују детекцију параметара квалитета воде на основу карактеристика оптичке интеракције између водених супстанци и светлости, укључујући апсорпцију светлости, расејање, флуоресценцију и фосфоресценцију. Одликујући се без потрошње реагенса, великом брзином одговора и снажном способношћу против електромагнетних сметњи, постали су главни уређаји за праћење у високопрецизној детекцији воденог окружења. Главни типови и апликације су сумирани у наставку:
3.1 Сензори спектра апсорпције ултраљубичастог зрачења (УВ-Вис).
Принцип рада : Према Беер-Ламбертовом закону, сензор детектује интензитет апсорпције светлости узорака воде на специфичним ултраљубичастим и видљивим таласним дужинама, и квантитативно израчунава концентрацију циљних загађивача кроз линеарну везу између апсорпције и концентрације супстанце.
Главне примене : Детекција у реалном времену хемијске потребе за кисеоником (ЦОД), нитратног азота (НО3-Н), укупног органског угљеника (ТОЦ) и карактеристичних органских загађивача као што је серија бензена у води.
3.2 Флуоресцентни сензори
Принцип рада : Озрачите узорке воде са ексцитационим светлом специфичне таласне дужине и детектујте интензитет дуготаласне емисионе светлости генерисане ексцитацијом флуоресцентних супстанци у води, тако да се реализује квантитативно праћење циљних супстанци.
Главне апликације
• Сензори за хлорофил-а: Процените биомасу и густину алги откривањем интензитета флуоресценције хлорофила у води, обезбеђујући рано упозорење за цветање алги и еутрофикацију воде.
• ЦДОМ/ФДОМ сензори: Праћење концентрације обојене растворене органске материје (ЦДОМ) и флуоресцентне растворене органске материје (ФДОМ), примењене на праћење органског загађења и еколошку процену воде.
• Сензори за загађиваче нафте: Искористите јединствене карактеристике флуоресценције полицикличних ароматичних угљоводоника у нафтним супстанцама да бисте остварили онлајн праћење изливања воде и загађења нафте.
3.3 Сензори замућења/расуте светлости
Принцип рада : Детектујте интензитет расејања светлости који стварају суспендоване честице у води. Углавном усваја 90° детекцију распршене светлости или 180° режиме детекције пропуштеног светла да квантификује замућеност воде.
Главне примене : Директно и високо прецизно мерење у реалном времену замућености воде у површинским водама, кућној канализацији и индустријским отпадним водама.
3.4 Сензори спектра ласера
Принцип рада : Усвојите ласер као извор светлости, који има предности високе монохроматности, велике осветљености и ниске интерференције. У комбинацији са Рамановом спектроскопијом и технологијом апсорпционе спектроскопије ласера са подесивом диодом, постиже се ултра-осетљива детекција трагова.
Главне примене : Детекција растворених гасова у траговима (метан, угљен-диоксид, итд.) и микро-загађивача ниске концентрације у води, погодно за фини мониторинг водене средине високог стандарда.
4. Класификација јонских сензора квалитета воде
Сензори квалитета јонске воде су професионални уређаји за детекцију специфичних јонских супстанци у води. Њихова основна технологија је заснована на јоно-селективним електродама и напредним принципима електрохемијског сензора. Они могу прецизно ухватити активност и концентрацију циљних јона у узорцима воде, карактеришући једноставну структуру, брз одговор и ниску цену, и широко се користе у конвенционалном праћењу јонског индекса квалитета воде.
