حسگرهای اکسیژن محلول نوری (ODO)، که به عنوان حسگرهای مبتنی بر فلورسانس نیز شناخته میشوند، یک فناوری مدرن هستند که با روشهای الکترود غشایی سنتی (سلولهای کلارک) در تضاد هستند. ویژگی اصلی آنها استفاده از خاموشسازی فلورسانس برای اندازهگیری غلظت اکسیژن محلول در آب است.
اصل کار:
نوک حسگر با غشایی آغشته به رنگ فلورسنت پوشانده شده است. هنگامی که این رنگ توسط طول موج خاصی از نور آبی برانگیخته میشود، نور قرمز ساطع میکند. اگر مولکولهای اکسیژن در آب وجود داشته باشند، با مولکولهای رنگ برانگیخته برخورد میکنند و باعث کاهش شدت فلورسانس و طول عمر فلورسانس کوتاهتر میشوند. با اندازهگیری این تغییر در طول عمر یا شدت فلورسانس، میتوان غلظت اکسیژن محلول را به طور دقیق محاسبه کرد.
ویژگیهای کلیدی:
- بدون مصرف اکسیژن، بدون الکترولیت:
- این اساسیترین تفاوت با روش الکترود غشایی است. حسگرهای نوری اکسیژن نمونه را مصرف نمیکنند و نتایج دقیقتری را ارائه میدهند، به خصوص در آبهای با جریان کم یا ساکن.
- نیازی به تعویض الکترولیتها یا غشاها نیست و این امر به طور قابل توجهی هزینه نگهداری را کاهش میدهد.
- نیاز به نگهداری کم، پایداری بالا:
- هیچ مشکلی در مورد گرفتگی غشا، مسمومیت الکترود یا آلودگی الکترولیت وجود ندارد.
- فواصل کالیبراسیون طولانی، که اغلب نیاز به کالیبراسیون فقط هر چند ماه یا حتی بیشتر دارد.
- پاسخ سریع و دقت بالا:
- پاسخ بسیار سریع به تغییرات اکسیژن محلول، امکان ثبت تغییرات پویای کیفیت آب را در لحظه فراهم میکند.
- اندازهگیریها تحت تأثیر سرعت جریان یا مواد مزاحم مانند سولفیدها قرار نمیگیرند و در مقایسه با روشهای سنتی، دقت و پایداری بالاتری ارائه میدهند.
- حداقل انحراف بلندمدت:
- خواص رنگ فلورسنت بسیار پایدار است و در نتیجه حداقل انحراف سیگنال را ایجاد میکند و قابلیت اطمینان اندازهگیری طولانی مدت را تضمین میکند.
- سهولت استفاده:
- معمولاً به صورت plug-and-play، بدون نیاز به زمان طولانی برای قطبش پس از راهاندازی؛ آماده برای اندازهگیری فوری.
معایب:
- هزینه اولیه بالاتر: معمولاً گرانتر از حسگرهای الکترود غشایی سنتی هستند.
- غشای فلورسنت طول عمر محدودی دارد: اگرچه عمر طولانی دارد (معمولاً ۱ تا ۳ سال)، اما در نهایت دچار تخریب نوری یا رسوب میشود و نیاز به تعویض دارد.
- احتمال رسوبگذاری توسط روغنها و جلبکها: پوشش سنگین روغن یا رسوبات زیستی روی سطح حسگر میتواند در تحریک و دریافت نور اختلال ایجاد کند و نیاز به تمیزکاری داشته باشد.
۲. سناریوهای کاربردی
با توجه به ویژگیهای عالی آنها، سنسورهای نوری اکسیژن محلول به طور گسترده در زمینههای مختلفی که نیاز به نظارت مداوم و دقیق DO دارند، مورد استفاده قرار میگیرند:
- تصفیهخانههای فاضلاب:
- یک کاربرد حیاتی. برای نظارت بر DO در مخازن هوادهی و مناطق هوازی/بیهوازی برای بهینهسازی هوادهی، امکان کنترل دقیق برای صرفهجویی در انرژی و بهبود راندمان تصفیه استفاده میشود.
- پایش پهنههای آبی طبیعی (رودخانهها، دریاچهها، مخازن):
- در ایستگاههای پایش محیطی برای ارزیابی ظرفیت خودپالایی بدنه آبی، وضعیت اوتریفیکاسیون و هیپوکسی بالقوه استفاده میشود و دادههایی را برای حفاظت از محیط زیست ارائه میدهد.
- آبزی پروری:
- DO شریان حیاتی آبزیپروری است. حسگرهای نوری امکان نظارت ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته را در استخرها و مخازن فراهم میکنند. آنها میتوانند در صورت افت بیش از حد سطح آب، آلارمها را فعال کرده و به طور خودکار هوادهها را فعال کنند و از مرگ ماهیها جلوگیری کرده و تولید را حفظ کنند.
- تحقیقات علمی:
- در بررسیهای اقیانوسشناسی، مطالعات لیمنولوژیکی و آزمایشهای بومتوکسیکولوژی که در آنها دادههای DO با دقت بالا و تداخل کم ضروری است، مورد استفاده قرار میگیرد.
- آب فرآیند صنعتی:
- در سیستمهایی مانند آب خنککننده نیروگاهها و کارخانههای شیمیایی، نظارت بر DO برای کنترل خوردگی و رسوب زیستی.
۳. مطالعه موردی کاربرد در فیلیپین
اقتصاد فیلیپین، به عنوان یک کشور مجمعالجزایری، به شدت به آبزیپروری و گردشگری متکی است، در حالی که با چالشهای آلودگی آب ناشی از شهرنشینی نیز مواجه است. بنابراین، نظارت بر کیفیت آب، به ویژه برای اکسیژن محلول، بسیار مهم است.
مطالعه موردی: سیستم هوشمند پایش و هوادهی DO در مناطق آبزیپروری لاگونا دی بی
پیشینه:
لاگونا دی بِی بزرگترین دریاچه فیلیپین است و مناطق اطراف آن برای آبزیپروری، بهویژه برای تیلاپیا و شیرماهی (بانگوس) بسیار مهم هستند. با این حال، این دریاچه با تهدیدهایی ناشی از پدیده اوتروفیکاسیون (فراگشت آب) مواجه است. در طول ماههای گرم تابستان، لایهبندی آب میتواند منجر به هیپوکسی در لایههای عمیقتر شود که اغلب باعث مرگ گسترده ماهیها ("کشتن ماهی") میشود و در نتیجه خسارات اقتصادی قابل توجهی را برای کشاورزان به همراه دارد.
راهکار کاربردی:
اداره شیلات و منابع آبی (BFAR)، با همکاری دولتهای محلی، استفاده از یک سیستم هوشمند نظارت و کنترل کیفیت آب مبتنی بر حسگرهای نوری اکسیژن محلول را در مزارع تجاری بزرگ و مناطق کلیدی دریاچه ترویج کرد.
اجزای سیستم و گردش کار:
- گرههای نظارتی: شناورهای چند پارامتری کیفیت آب مجهز به حسگرهای نوری DO در نقاط مختلف استخرهای پرورش ماهی (بهویژه در مناطق عمیقتر) و مکانهای کلیدی دریاچه مستقر شدند. این حسگرها به دلایل زیر انتخاب شدند:
- نیاز کم به تعمیر و نگهداری: کارکرد طولانی مدت و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری آنها برای مناطقی با کارکنان فنی محدود ایدهآل است.
- مقاومت در برابر تداخل: کمتر مستعد خرابی ناشی از رسوب در آبهای غنی از مواد آلی و کدر برای آبزیپروری است.
- دادههای بلادرنگ: قابلیت ارائه دادهها در هر دقیقه، که امکان تشخیص سریع افت ناگهانی DO را فراهم میکند.
- انتقال دادهها: دادههای حسگرها به صورت بلادرنگ از طریق شبکههای بیسیم (مثلاً GPRS/4G یا LoRa) به یک پلتفرم ابری و برنامههای تلفن همراه کشاورزان منتقل میشوند.
- کنترل هوشمند و هشدار زودهنگام:
- سمت پلتفرم: پلتفرم ابری با آستانههای هشدار DO (مثلاً زیر ۳ میلیگرم در لیتر) تنظیم شده است.
- سمت کاربر: کشاورزان هشدارهای صوتی/تصویری، پیامک یا اعلانهای برنامه را دریافت میکنند.
- کنترل خودکار: سیستم میتواند به طور خودکار هوادهها را فعال کند تا سطح DO به محدوده ایمن بازگردد.
نتایج:
- کاهش مرگ و میر ماهیها: هشدارهای اولیه و هوادهی خودکار با موفقیت از وقوع چندین مورد مرگ و میر ماهیها ناشی از سطح بسیار پایین اکسیژن محلول در طول شب یا صبح زود جلوگیری کرد.
- بهبود بهرهوری کشاورزی: کشاورزان میتوانند تغذیه و هوادهی را به صورت علمیتری مدیریت کنند، هزینههای برق را کاهش دهند (با اجتناب از کارکرد 24 ساعته و 7 روز هفته هوادهها) و نسبت تبدیل غذا و نرخ رشد ماهی را بهبود بخشند.
- دادهها برای مدیریت زیستمحیطی: ایستگاههای پایش در دریاچه، دادههای بلندمدت مکانی-زمانی DO را در اختیار BFAR قرار میدهند و به تجزیه و تحلیل روندهای تغذیهگرایی و تدوین سیاستهای علمیتر مدیریت دریاچه کمک میکنند.
خلاصه:
در کشورهای در حال توسعه مانند فیلیپین، که آبزیپروری با خطرات بالایی روبرو است و زیرساختها میتوانند با چالش مواجه شوند، حسگرهای نوری اکسیژن محلول به دلیل دوام، نیاز کم به نگهداری و قابلیت اطمینان بالا، به عنوان یک ابزار فناوری ایدهآل برای آبزیپروری دقیق و مدیریت هوشمند محیط زیست شناخته شدهاند. آنها نه تنها به کشاورزان در کاهش خطرات و افزایش درآمد کمک میکنند، بلکه پشتیبانی دادههای قدرتمندی را برای حفاظت از اکوسیستمهای آبی ارزشمند فیلیپین فراهم میکنند.
ما همچنین میتوانیم راهحلهای متنوعی برای
۱. کنتور دستی برای کیفیت آب چند پارامتری
۲. سیستم شناور شناور برای کیفیت آب چند پارامتری
۳. برس تمیزکننده خودکار برای حسگر آب چند پارامتری
۴. مجموعه کامل سرورها و ماژول بیسیم نرمافزاری، پشتیبانی از RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
برای اطلاعات بیشتر در مورد سنسور اطلاعات،
لطفا با شرکت فناوری هونده تماس بگیرید.
Email: info@hondetech.com
وبسایت شرکت:www.hondetechco.com
تلفن: +86-15210548582
زمان ارسال: 30 اکتبر 2025