Pozadí vývoje produktu
Velká vodní tělesa po celém světě – oceány i jezera – čelí různým stupňům znečištění. K tomu došlo především proto, že lidé nadhodnotili schopnost těchto rozsáhlých vodních systémů samoregulovat se a samočistit, což vedlo k nelegálním vypouštěním založeným na falešném pocitu bezpečí. V posledních letech se typické krize znečištění vody vyskytly častěji na každém hlavním kontinentu.
Austrálie – Velký bariérový útes: Environmentální průzkumy z roku 2025 odhalily závažnou eutrofizaci. Koncentrace živin, jako jsou dusík a fosfor, byly zjištěny na kriticky vysoké úrovni, což způsobilo opakované události vybělení korálů a výskyty korunovců. Korálové společenství na mořském dně utrpěla rozsáhlé škody.
Nigérie – deltá řeky Niger: Znečištění ropou a těžkými kovy vedlo k masivnímu odumírání mangrovových porostů. Národní rybářství téměř zkolabovalo a incidence rakoviny mezi místním obyvatelstvem výrazně stoupla.
Evropa – Baltské moře: Znečištění dusíkem a fosforem vyvolává téměř každoročně rozsáhlé květení řas, což závažně poškozuje rybářský průmysl. Přesto znečišťující látky z odpadních vod ze sousedních měst stále nejsou regulovány.
V Číně došlo u hlavních vodních ploch, jako je jezero Dianchi, jezero Tai a jezero Hong, ke květení řas způsobenému eutrofizací. Jihočínské moře i Východočínské moře byly rovněž závažně znečištěny díky vypouštění odpadních vod a ropným haváriím, což mělo za následek nepatrné ekonomické ztráty pro rybářství, ekosystémy a turistický ruch.
Jako reakce na rostoucí poptávku po monitorování rozsáhlých vodních ploch vyvinula společnost JIDE víceparametrický online senzorový systém, který je speciálně navržen pro oceány a jezera. Vzhledem k současným technologickým omezením zůstávají parametry, jako je celkový fosfor a celkový dusík, stále obtížně měřitelné přímo senzory. Systém je proto na otevřených oceánech a ve středu rozsáhlých jezer nasazován na velkých plovacích stanicích.
Může měřit klíčové parametry, včetně:
• Teplota
• pH
• ORP (oxidoredukční potenciál)
• Vodivost/TDS
• Rozpuštěný kyslík
• Zákal/SS
• Chlorofyl
• Modro-zelené řasy
• ion draslíku (K⁺)
• ion amonného (NH₄⁺)
• ion dusičnanový (NO₃⁻)
• ion chloridový (Cl⁻)
• ion fluoridový (F⁻)
Tato měření umožňují sledování v reálném čase a poskytují funkci včasného varování před nadměrnými hladinami živin, eutrofizací, květnou řas a klesajícími hladinami kyslíku.
JDMPA-6S – nejvyšší konfigurace
Model JDMPA-6S je nejvyšší konfigurací v této řadě. Hlavní jednotka umožňuje instalaci až sedmi senzorů. Senzory fungují na elektrochemickém, optickém a fyzikálním principu detekce pro měření příslušných parametrů.
Všechny senzorové přípojky na hlavní jednotce používají univerzální rozhraní. Senzory lze nainstalovat do libovolné přípojky a hlavní jednotka automaticky rozpozná typ senzoru. Hlavní jednotka JDMPA-6S dokáže číst data ze senzorů, nastavovat parametry senzorů a provádět kalibraci. V závislosti na uživatelských nastaveních může data ukládat lokálně, přenášet je na platformu pro sběr dat nebo odesílat přímo do počítače či mobilního telefonu. Komunikace s daty je podporována jak prostřednictvím kabelového přenosu, tak bezdrátového přenosu přes Bluetooth.
Měřicí principy jednotlivých parametrů
1. Hloubka
JIDE používá tlakový senzor – piezorezistivní snímací prvek izolovaný vlnitou nerezovou membránou – k měření hloubky vody. Jedna strana senzoru je obrácená ke vodě, zatímco druhá strana je vystavena vakuu pro měření tlaku. Hloubka se vypočítá odečtením atmosférického tlaku od tlaku vody.
Faktory ovlivňující měření hloubky zahrnují atmosférický tlak, hustotu vody a teplotu. Provedení kalibrace na „nulu“ ve vzduchu poskytuje referenční hodnotu vzhledem k místnímu atmosférickému tlaku.
2. Vodivost
JIDE používá čtyři grafitové elektrody k měření vodivosti roztoku. Dvě elektrody měří proud a další dvě napětí; vodivost je vypočtena z těchto měření. Výsledná hodnota vodivosti je vynásobena konstantou článku (v 1/cm), čímž se převede na vodivost v milisiemenzech na centimetr (mS/cm).
Každý senzor obsahuje vestavěný teplotní senzor. Hodnota teploty naměřená tímto senzorem však není zaznamenávána ani zobrazována; slouží výhradně pro kompenzaci senzoru. Kalibrace teplotních hodnot je referencována na teplotní senzor vodivostní sondy.
3. Rozpuštěný kyslík
Optický senzor rozpuštěného kyslíku od JIDE je založen na principu potlačení fluorescence. Modré světlo určité vlnové délky je namířeno na fluorescenční materiál upevněný na skleněném podloží, čímž se tento materiál začne fluorescovat. V nepřítomnosti kyslíku je doba trvání fluorescence nejdelší. Pokud je kyslík přítomen na membráně senzoru, doba trvání fluorescence se zkracuje.
Aby byla zajištěna přesnost a stabilita, je během každého měřicího cyklu jako referenční signál ke fluorescenčnímu materiálu vysíláno červené světlo, které slouží k určení doby trvání fluorescence.
Koncentrace kyslíku je nepřímo úměrná době trvání fluorescence. Tento vztah lze kvantitativně popsat Sternovou–Volmerovou rovnicí:
((T₀/T) – 1) versus parciální tlak O₂.
Toto není přísně lineární vztah (zejména při vyšších tlacích kyslíku); příslušná data vyžadují polynomickou nelineární regresní analýzu. Tato nelineární charakteristika se v průběhu času nezmění významně a po dlouhou dobu nebude ovlivňovat přesnost měření.
4. pH / ORP / AMMO (amonný iont) – volitelné
Systém se skládá z pH elektrody a modulu předzesilovacího obvodu pro měření kyselosti / zásaditosti vody nebo z ORP elektrody a modulu předzesilovacího obvodu pro měření oxidačně-redukčního potenciálu. ORP je nechemické měření, které představuje celkový potenciál všech rozpuštěných látek v daném prostředí.
Alternativně lze vybrat senzor amonného iontu (NH₄⁺). Skládá se z amonné elektrody a modulu předzesilovacího obvodu. Pokud je amonná elektroda použita společně s referenční elektrodou, měří napětí v milivoltech, které je následně pomocí specifické výpočetní metody převedeno na koncentraci iontů.
K usnadnění údržby má senzor jedinečný design, který umožňuje výměnu elektrody nebo membránového krytu přímo na místě. Mezi horním obvodovým modulem a elektrodou je umístěn konektor. K výměně elektrody stačí pouze vyšroubovat starou elektrodu a namontovat novou – žádné další kroky nejsou vyžadovány.
5. Zkalenost
Zkalenost je nepřímé měření koncentrace suspendovaných tuhých látek ve vodě. Senzor zkalenosti vyzařuje infračervené světlo do vzorku a měří světlo rozptýlené částicemi ve vodě. Zkalenost je důležitým ukazatelem jakosti vody i základním parametrem pro hodnocení environmentálních změn. Suspendované tuhé látky v přírodních vodních plochách pocházejí z široké škály nejasných zdrojů (např. jíl, prach, sediment, řasy a organická hmota), avšak všechny částice ovlivňují průchod světla a generují signál zkalenosti.
6. Celkový obsah řas
Celkový senzor řas využívá dvouvlnového buzení k současnému měření koncentrací chlorofylu a modrozelených řas.
• Molekuly chlorofylu vykazují fluorescence při ozáření modrým světlem; intenzita fluorescence se používá k výpočtu koncentrace chlorofylu.
• Fykocyanin (barvivo v modrozelených řasách) vykazuje fluorescence při ozáření oranžovým světlem; intenzita fluorescence se používá k výpočtu koncentrace modrozelených řas.
Použití v terénu
Online analyzátory řady JDMPA od společnosti JIDE jsou nyní široce využívány v oceánech a velkých jezerech po celé Číně. Inženýři oceňují jejich robustní a trvanlivé provedení, otevřený komunikační protokol MODBUS, který usnadňuje jednoduché propojení do sítě, a snadno údržbu i výměnu modulárního designu. Tyto vlastnosti z řady JDMPA učinily oblíbenou volbu mezi odborníky v daném oboru.
EN
