Els sensors òptics d'oxigen dissolt (ODO), també coneguts com a sensors basats en fluorescència, són una tecnologia moderna que contrasta amb els mètodes tradicionals d'elèctrodes de membrana (cèl·lules Clark). La seva característica principal és l'ús de l'extinció de fluorescència per mesurar la concentració d'oxigen dissolt a l'aigua.
Principi de funcionament:
La punta del sensor està coberta amb una membrana impregnada amb un colorant fluorescent. Quan aquest colorant s'excita amb una longitud d'ona específica de llum blava, emet llum vermella. Si hi ha molècules d'oxigen presents a l'aigua, xoquen amb les molècules de colorant excitades, provocant una reducció de la intensitat de fluorescència i una vida útil de fluorescència més curta. En mesurar aquest canvi en la vida útil o intensitat de fluorescència, es pot calcular amb precisió la concentració d'oxigen dissolt.
Característiques clau:
- Sense consum d'oxigen, sense electròlits:
- Aquesta és la diferència més fonamental respecte al mètode d'elèctrode de membrana. Els sensors òptics no consumeixen oxigen de la mostra, cosa que proporciona resultats més precisos, especialment en masses d'aigua de baix flux o estàtiques.
- No cal substituir els electròlits ni les membranes, cosa que redueix significativament el manteniment.
- Baix manteniment, alta estabilitat:
- Sense problemes d'obstrucció de la membrana, intoxicació per elèctrodes o contaminació d'electròlits.
- Intervals de calibratge llargs, que sovint només requereixen calibratge cada pocs mesos o fins i tot més temps.
- Resposta ràpida i alta precisió:
- Resposta molt ràpida als canvis en l'oxigen dissolt, cosa que permet la captura en temps real dels canvis dinàmics de la qualitat de l'aigua.
- Les mesures no es veuen afectades per la velocitat del flux ni per substàncies interferents com els sulfurs, cosa que ofereix una precisió i una estabilitat superiors en comparació amb els mètodes tradicionals.
- Deriva mínima a llarg termini:
- Les propietats del colorant fluorescent són molt estables, cosa que resulta en una deriva mínima del senyal i garanteix la fiabilitat de la mesura a llarg termini.
- Facilitat d'ús:
- Normalment plug-and-play, sense necessitat de llarg temps de polarització després de l'inici; llest per a la mesura immediata.
Desavantatges:
- Cost inicial més elevat: Normalment més car que els sensors d'elèctrode de membrana tradicionals.
- La membrana fluorescent té una vida útil finita: tot i que és de llarga durada (normalment d'1 a 3 anys), la membrana finalment es fotodegradarà o s'embrutarà i caldrà substituir-la.
- Possible incrustació per olis i algues: una capa gruixuda d'oli o bioincrustació a la superfície del sensor pot interferir amb l'excitació i la recepció de la llum, cosa que requereix neteja.
2. Escenaris d'aplicació
A causa de les seves excel·lents característiques, els sensors òptics d'oxigen dissolt s'utilitzen àmpliament en diversos camps que requereixen una monitorització contínua i precisa de l'OD:
- Plantes de tractament d'aigües residuals:
- Una aplicació crítica. S'utilitza per controlar l'OD en tancs d'aireació i zones aeròbiques/anaeròbiques per optimitzar l'aireació, permetent un control precís per a l'estalvi d'energia i una millora de l'eficiència del tractament.
- Monitorització de masses d'aigua naturals (rius, llacs, embassaments):
- S'utilitza en estacions de monitorització ambiental per avaluar la capacitat d'autodepuració d'una massa d'aigua, l'estat d'eutrofització i la possible hipòxia, proporcionant dades per a la protecció ecològica.
- Aqüicultura:
- L'OD és la línia vital de l'aqüicultura. Els sensors òptics permeten una monitorització les 24 hores del dia, els 7 dies de la setmana, en estanys i tancs. Poden activar alarmes i airejadors automàticament quan els nivells baixen massa, evitant la mort de peixos i salvaguardant la producció.
- Recerca científica:
- S'utilitza en estudis oceanogràfics, estudis limnològics i experiments d'ecotoxicologia on són essencials dades d'OD d'alta precisió i baixa interferència.
- Aigua de procés industrial:
- En sistemes com l'aigua de refrigeració de centrals elèctriques i plantes químiques, la monitorització de l'OD per controlar la corrosió i la bioincrustació.
3. Estudi de cas d'aplicació a les Filipines
Com a nació arxipelàgica, l'economia de les Filipines depèn en gran mesura de l'aqüicultura i el turisme, alhora que s'enfronta als reptes de la contaminació de l'aigua derivats de la urbanització. Per tant, el control de la qualitat de l'aigua, especialment de l'oxigen dissolt, és de vital importància.
Cas pràctic: Sistema intel·ligent de monitorització i aireació de l'OD a les zones d'aqüicultura de Laguna de Bay
Antecedents:
La Laguna de Bay és el llac més gran de les Filipines, i les zones circumdants són crucials per a l'aqüicultura, principalment per a la tilàpia i el xocolata (bangus). Tanmateix, el llac s'enfronta a amenaces d'eutrofització. Durant els mesos calorosos d'estiu, l'estratificació de l'aigua pot provocar hipòxia a les capes més profundes, cosa que sovint causa morts massives de peixos ("morts de peixos"), cosa que resulta en pèrdues econòmiques significatives per als agricultors.
Solució d'aplicació:
L'Oficina de Pesca i Recursos Aquàtics (BFAR), en col·laboració amb els governs locals, va promoure l'ús d'un sistema intel·ligent de monitorització i control de la qualitat de l'aigua basat en sensors òptics d'oxigen dissolt en granges comercials a gran escala i zones clau del llac.
Components del sistema i flux de treball:
- Nodes de monitorització: Es van desplegar boies multiparamètriques de qualitat de l'aigua equipades amb sensors òptics d'OD en diversos punts dels estanys de peixos (especialment a les zones més profundes) i en llocs clau del llac. Aquests sensors van ser escollits perquè:
- Baix manteniment: El seu funcionament a llarg termini sense manteniment és ideal per a zones amb personal tècnic limitat.
- Resistència a la interferència: Menys propens a fallades per incrustacions en aigües d'aqüicultura riques en orgànics i tèrboles.
- Dades en temps real: capaç de proporcionar dades cada minut, permetent la detecció ràpida de caigudes sobtades de diòxid de carboni.
- Transmissió de dades: Les dades dels sensors es transmeten en temps real a través de xarxes sense fil (per exemple, GPRS/4G o LoRa) a una plataforma al núvol i a les aplicacions mòbils dels agricultors.
- Control intel·ligent i alerta precoç:
- Costat de la plataforma: La plataforma al núvol està configurada amb llindars d'alarma de diòxid de carboni (per exemple, per sota de 3 mg/L).
- Costat de l'usuari: els agricultors reben alertes audibles/visuals, SMS o notificacions d'aplicacions.
- Control automàtic: El sistema pot activar automàticament els airejadors fins que els nivells d'OD es restableixin a un rang segur.
Resultats:
- Reducció de la mortalitat de peixos: Els avisos primerencs i l'aireació automàtica van evitar amb èxit múltiples esdeveniments de mort de peixos causats per nivells críticament baixos d'OD durant la nit o la matinada.
- Millora de l'eficiència agrícola: els agricultors poden gestionar l'alimentació i l'aireació de manera més científica, reduint els costos d'electricitat (evitant el funcionament dels airejadors les 24 hores del dia, els 7 dies de la setmana) i millorant les ràtios de conversió d'aliments i les taxes de creixement dels peixos.
- Dades per a la gestió ambiental: Les estacions de monitorització del llac proporcionen al BFAR dades espaciotemporals de DO a llarg termini, cosa que ajuda a analitzar les tendències d'eutrofització i formular polítiques de gestió del llac més científiques.
Resum:
En països en desenvolupament com les Filipines, on l'aqüicultura s'enfronta a riscos elevats i les infraestructures poden ser desafiades, els sensors òptics d'oxigen dissolt han demostrat ser una eina tecnològica ideal per a l'aqüicultura de precisió i la gestió ambiental intel·ligent a causa de la seva durabilitat, baix manteniment i alta fiabilitat. No només ajuden els agricultors a mitigar els riscos i augmentar els ingressos, sinó que també proporcionen un potent suport de dades per protegir els preciosos ecosistemes aquàtics de les Filipines.
També podem oferir diverses solucions per a
1. Mesurador portàtil per a la qualitat de l'aigua multiparàmetre
2. Sistema de boia flotant per a la qualitat de l'aigua multiparàmetre
3. Raspall de neteja automàtic per a sensor d'aigua multiparàmetre
4. Conjunt complet de servidors i mòdul sense fil de programari, compatible amb RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Per a més SENSORS informació,
Poseu-vos en contacte amb Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Lloc web de l'empresa:www.hondetechco.com
Telèfon: +86-15210548582
Data de publicació: 30 d'octubre de 2025