Cảm biến oxy hòa tan kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản yêu cầu giám sát thời gian thực nồng độ oxy hòa tan trong nước do độ chính xác cao, phản ứng nhanh chóng, khả năng chống can thiệp mạnh mẽ và lợi thế tích hợp kỹ thuật số. Sau đây là các kịch bản ứng dụng điển hình và phân tích trường hợp cụ thể:
1, Nông trồng thủy sản
Yêu cầu cốt lõi
Oxy hòa tan là một thông số quan trọng cho hô hấp trong các sinh vật thủy sinh như cá, tôm và cua. Hypoxia có thể dẫn đến tê nghẹt, tử vong hoặc chậm phát triển.
Theo dõi thời gian thực của oxy hòa tan trong các lớp nước khác nhau (chẳng hạn như đáy ao và lồng lưới) là cần thiết để tránh suy oxy cục bộ.
Trường hợp ứng dụng
Nông trồng thủy sản tròn dựa trên nhà máy: Nhiều cảm biến được triển khai trong hồ bơi nuôi trồng thủy sản, kết hợp với hệ thống điều khiển PLC để tự động điều chỉnh máy bay bay và tỷ lệ dòng chảy nước, duy trì oxy hòa tan ở 5-8mg / L (phạm vi phù hợp cho cá).
Nuôi trồng thủy sản: Dữ liệu thời gian thực được tải lên ứng dụng di động thông qua cảm biến buoy, cho phép nông dân theo dõi từ xa sự thay đổi trong mức oxy hòa tan và kích hoạt thiết bị oxy một cách kịp thời trong ban đêm hoặc những ngày mưa.
Nông trồng thủy sản mật độ cao: Ví dụ, trong nuôi trồng tôm, nồng độ oxy hòa tan dưới 3mg / L có thể kích hoạt phản ứng căng thẳng, cảm biến kích hoạt báo động và hệ thống oxy hóa được liên kết để ngăn chặn tử vong quy mô lớn.
lợi thế
Cảm biến quang học không yêu cầu bảo trì màng để giảm lỗi đo lường gây ra bởi sự dính dáng của tảo hoặc tắc nghẽn tạp chất.
Đầu ra kỹ thuật số hỗ trợ tích hợp với các nền tảng IoT để đạt được quản lý tập trung của nhiều ao.
2、Xử lý nước thải
Yêu cầu cốt lõi
Giai đoạn xử lý sinh hóa (chẳng hạn như quá trình bùn hoạt tính, quá trình MBR) đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt nồng độ oxy hòa tan để đảm bảo hiệu quả của sự phân hủy vi khuẩn của chất hữu cơ.
Hypoxia hoặc peroxide có thể dẫn đến giảm hiệu quả điều trị và tăng tiêu thụ năng lượng.
Trường hợp ứng dụng
Quá trình A ² O (aerobic không khí): Lắp đặt cảm biến trong bể aerobic để theo dõi oxy hòa tan trong thời gian thực (thường là 2-4mg / L), và điều chỉnh nguồn cung cấp không khí thông qua liên kết tần số biến đổi với máy thổi để tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng.
Phản ứng sinh học màng MBR: Theo dõi oxy hòa tan trong bể màng để ngăn chặn sự lắng xuống bùn trên bề mặt màng do thiếu oxy và kéo dài tuổi thọ của màng.
Xử lý nước thải công nghiệp: Nếu nước thải dược phẩm chứa nồng độ chất hữu cơ cao, cần kiểm soát hoạt động vi khuẩn thông qua oxy hòa tan để tránh tích tụ các chất độc hại.
lợi thế
Cảm biến huỳnh quang có khả năng chống can thiệp hóa học mạnh mẽ và phù hợp cho nước thải công nghiệp chứa sulfua và ion kim loại nặng.
Truyền tín hiệu kỹ thuật số làm giảm sự can thiệp tín hiệu tương tự và cải thiện độ tin cậy dữ liệu.
3、Giám sát môi trường và nghiên cứu sinh thái
Yêu cầu cốt lõi
Đánh giá khả năng tự thanh lọc của các cơ thể nước, theo dõi các vấn đề môi trường như eutrophication và các cơ thể nước đen và mùi.
Theo dõi lâu dài các thay đổi oxy hòa tan và nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đối với hệ sinh thái thủy sinh.
Trường hợp ứng dụng
Theo dõi sông / hồ: Triển khai mạng cảm biến dựa trên buoy, tải dữ liệu thời gian thực lên nền tảng bộ phận bảo vệ môi trường và xác định các nguồn ô nhiễm (chẳng hạn như thải nước thải trực tiếp gây ra sự giảm đột ngột oxy hòa tan).
Bảo vệ vùng ngập nước: Theo dõi oxy hòa tan trong các cơ thể nước vùng ngập nước và đánh giá tác dụng cải thiện của phục hồi thực vật đối với chất lượng nước.
Quan sát đại dương: Lắp đặt cảm biến ở các khu vực nuôi trồng thủy sản gần bờ biển hoặc các khu vực bảo tồn rạn san hô để nghiên cứu mối tương quan giữa oxy hòa tan và axit hóa đại dương và tăng nhiệt độ.
lợi thế
Cảm biến quang học có tốc độ phản ứng nhanh (trong giây) và phù hợp để theo dõi động sự thay đổi trong thủy triều, dòng nước và các yếu tố khác.
Thiết kế năng lượng thấp hỗ trợ cung cấp năng lượng mặt trời và phù hợp cho triển khai lâu dài ở các khu vực xa xôi.
4、Kiểm soát quy trình công nghiệp
Công nghiệp thực phẩm và đồ uống
Làm bia: Oxy hòa tan ảnh hưởng đến hương vị và thời gian sử dụng của bia. Oxy hòa tan trong bể lên men nên được kiểm soát dưới 0,1mg / L và hệ thống làm đầy nitơ liên kết với cảm biến nên loại bỏ oxy.
Sản xuất nước uống: Giám sát oxy hòa tan trong lọc, khử trùng và các quy trình khác để đảm bảo chất lượng nước đáp ứng các tiêu chuẩn.
sản xuất hóa chất
Quá trình lên men: Trong sản xuất kháng sinh, nồng độ oxy hòa tan ảnh hưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất của vi khuẩn và năng suất sản phẩm, và cảm biến cung cấp dữ liệu phản hồi thời gian thực để tối ưu hóa các chiến lược cung cấp oxy.
Xử lý nước thải: Theo dõi oxy hòa tan trong xử lý nước thải hóa học để ngăn chặn việc tạo ra các chất độc hại (chẳng hạn như hydro sulfua) do thiếu oxy.
lợi thế
Cảm biến chống nổ (chẳng hạn như chứng nhận Ex ia IIC T6 Ga) phù hợp để sử dụng trong môi trường dễ cháy và nổ.
Đo độ chính xác cao hỗ trợ kiểm soát vòng kín các thông số quy trình, cải thiện sự ổn định chất lượng sản phẩm.
5 Nghiên cứu và giáo dục
Nghiên cứu phòng thí nghiệm
Ecotoxicology: Nghiên cứu tác động của kim loại nặng, thuốc trừ sâu và các chất ô nhiễm khác đối với nhu cầu oxy hòa tan của các sinh vật thủy sinh.
Trao đổi chất vi khuẩn: Theo dõi hiệu quả của sự phân hủy vi khuẩn của vật chất hữu cơ trong các điều kiện oxy hòa tan khác nhau và tối ưu hóa các quy trình xử lý sinh học.
giảng dạy biểu tình
Các chuyên ngành khoa học môi trường và nuôi trồng thủy sản tại các trường đại học sử dụng cảm biến để tiến hành thí nghiệm, chứng minh trực quan mối tương quan giữa oxy hòa tan và nhiệt độ nước, độ muối và tỷ lệ dòng chảy.
Bằng cách lắp đặt màng enzyme bất động, cảm biến được biến thành một máy phân tích hàm lượng glucose để sử dụng trong giảng dạy hóa sinh học.
lợi thế
Phần mềm hỗ trợ hỗ trợ xuất dữ liệu và phân tích đường cong, giúp dễ dàng viết các bài báo nghiên cứu khoa học.
Thiết kế mô-đun tạo điều kiện cho sinh viên tháo rời và học hỏi các nguyên tắc cảm biến.
6、Các ứng dụng mới nổi khác
Quản lý nước thành phố thông minh
Kết hợp bản đồ GIS và phân tích dữ liệu lớn, xây dựng bản đồ nhiệt phân phối oxy hòa tan trong các cơ thể nước đô thị để hỗ trợ đưa ra quyết định về cải tạo mạng thoát nước hoặc các dự án phục hồi sinh thái.
Giám sát môi trường cực đoan
Triển khai cảm biến chống áp suất và nhiệt độ thấp ở biển sâu, cực và các khu vực khác để nghiên cứu mối quan hệ giữa oxy hòa tan và biến đổi khí hậu toàn cầu.
Thủy lợi nông nghiệp
Theo dõi oxy hòa tan trong nước tưới để tránh nén đất hoặc thối rễ cây trồng do thiếu oxy (chẳng hạn như duy trì một mức độ oxy hòa tan nhất định trong đồng ruộng gạo).