झीलों और महासागरों के लिए बहु-पैरामीटर ऑनलाइन निगरानी

उत्पाद विकास की पृष्ठभूमि

दुनिया भर में बड़े जलाशय—महासागर और झीलों सहित—विभिन्न स्तरों के प्रदूषण का सामना कर रहे हैं। यह मुख्य रूप से इसलिए है क्योंकि मनुष्यों ने इन विशाल जल प्रणालियों की स्व-शुद्धिकरण क्षमता का अतिमूल्यांकन कर लिया है, जिससे एक गलत सुरक्षा की भावना के आधार पर अवैध निर्वहन की प्रवृत्ति पैदा हुई है। हाल के वर्षों में, प्रत्येक प्रमुख महाद्वीप पर विशिष्ट जल प्रदूषण संकट बार-बार घटित हुए हैं।

ऑस्ट्रेलिया – ग्रेट बैरियर रीफ: 2025 में किए गए पर्यावरण सर्वेक्षण में गंभीर सुपोषण का पता चला। नाइट्रोजन और फॉस्फोरस जैसे पोषक लवणों के स्तर आपातकालीन रूप से उच्च पाए गए, जिससे कोरल ब्लीचिंग की बार-बार घटनाएँ और स्टारफिश के प्रकोप का कारण बना। समुद्र तल पर कोरल समुदायों को व्यापक क्षति पहुँची है।

नाइजीरिया – नाइजर नदी का डेल्टा: तेल और भारी धातु प्रदूषण के कारण मैंग्रोव का व्यापक मृत्यु दर हुई है। राष्ट्रीय मछली पालन उद्योग लगभग समाप्त हो गया है, और स्थानीय निवासियों में कैंसर की दर में काफी वृद्धि हुई है।

यूरोप – बाल्टिक सागर: नाइट्रोजन और फॉस्फोरस प्रदूषण के कारण लगभग हर साल विशाल शैवाल प्रफुल्लित होते हैं, जिससे मछली पालन उद्योग को गंभीर रूप से प्रभावित किया गया है। फिर भी, आसपास के शहरों से अपशिष्ट जल का निर्वहन अनियंत्रित बना हुआ है।

चीन में, डियांची झील, ताई झील और होंग झील जैसे प्रमुख जलाशयों में सुपोषण के कारण शैवाल प्रफुल्लित हुए हैं। दक्षिण चीन सागर और पूर्वी चीन सागर भी अपशिष्ट जल के निर्वहन और तेल रिसाव के कारण गंभीर प्रदूषण का शिकार हुए हैं, जिससे मछली पालन, पारिस्थितिकी तंत्र और पर्यटन को अनुमानित आर्थिक हानि हुई है।

बड़े जलाशयों की निगरानी की बढ़ती मांग के उत्तर में, जाइडे (JIDE) ने महासागरों और झीलों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया एक बहु-पैरामीटर ऑनलाइन सेंसर प्रणाली विकसित की है। वर्तमान प्रौद्योगिकीय सीमाओं के कारण, कुल फॉस्फोरस और कुल नाइट्रोजन जैसे पैरामीटर्स को सेंसरों के द्वारा सीधे मापना अभी भी कठिन बना हुआ है। इसलिए, खुले महासागरों और बड़ी झीलों के केंद्र में, यह प्रणाली बड़े बूय (बेकन) स्टेशनों पर स्थापित की जाती है।

यह निम्नलिखित प्रमुख पैरामीटर्स को माप सकता है:

• तापमान

• pH

• ORP (ऑक्सीकरण-अपचयन क्षमता)

• चालकता/TDS

• घुलित ऑक्सीजन

• अपारदर्शिता/SS

• क्लोरोफिल

• नीले-हरे शैवाल

• पोटैशियम आयन (K⁺)

• अमोनियम आयन (NH₄⁺)

• नाइट्रेट आयन (NO₃⁻)

• क्लोराइड आयन (Cl⁻)

• फ्लोराइड आयन (F⁻)

ये मापन अत्यधिक पोषक तत्वों के स्तर, यूट्रोफिकेशन, शैवाल प्रफुल्लिति और ऑक्सीजन के स्तर में कमी की वास्तविक समय निगरानी और पूर्वचेतावनी क्षमता प्रदान करते हैं।

JDMPA - 6S – उच्चतम कॉन्फ़िगरेशन

JDMPA - 6S मॉडल श्रृंखला में उच्चतम कॉन्फ़िगरेशन है। मुख्य इकाई में अधिकतम सात सेंसर स्थापित किए जा सकते हैं। ये सेंसर अपने संबंधित पैरामीटर्स के मापन के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल, ऑप्टिकल और भौतिक पहचान सिद्धांतों पर कार्य करते हैं।

मुख्य इकाई पर सभी सेंसर पोर्ट्स एक सार्वभौमिक इंटरफ़ेस का उपयोग करते हैं। सेंसर को किसी भी पोर्ट में स्थापित किया जा सकता है, और मुख्य इकाई स्वचालित रूप से सेंसर के प्रकार को पहचान लेती है। JDMPA - 6S मुख्य इकाई सेंसर डेटा पढ़ सकती है, सेंसर पैरामीटर कॉन्फ़िगर कर सकती है, और कैलिब्रेशन ऑपरेशन कर सकती है। उपयोगकर्ता की सेटिंग्स के आधार पर, यह डेटा को स्थानीय रूप से संग्रहीत कर सकती है, डेटा अधिग्रहण प्लेटफ़ॉर्म पर डेटा भेज सकती है, या डेटा को सीधे PC या मोबाइल फ़ोन पर भेज सकती है। डेटा संचार तारयुक्त संचरण और ब्लूटूथ वायरलेस संचरण दोनों के माध्यम से समर्थित है।

प्रत्येक पैरामीटर के मापन के सिद्धांत

1. गहराई

जाइडे (JIDE) जल गहराई को मापने के लिए एक दबाव सेंसर—जो एक स्टेनलेस स्टील के तरंगाकार डायाफ्राम द्वारा अलग किए गए पाइज़ो-प्रतिरोधी संवेदन तत्व का उपयोग करता है—का उपयोग करता है। सेंसर का एक पक्ष पानी की ओर होता है, जबकि दूसरा पक्ष दबाव मापने के लिए निर्वात के संपर्क में होता है। गहराई की गणना पानी के दबाव से वायुमंडलीय दबाव को घटाकर की जाती है।

गहराई मापन को प्रभावित करने वाले कारकों में वायुमंडलीय दाब, जल घनत्व और तापमान शामिल हैं। वायु में "शून्य" कैलिब्रेशन करना स्थानीय वायुमंडलीय दाब के संदर्भ में एक संदर्भ प्रदान करता है।

2. चालकता

जाइडे (JIDE) एक विलयन की चालकता को मापने के लिए चार ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है। दो इलेक्ट्रोड धारा को मापते हैं, और अन्य दो वोल्टेज को मापते हैं; चालकता इन मापों से गणना की जाती है। प्राप्त चालकता मान को एक सेल स्थिरांक (1/सेमी में) से गुणा किया जाता है ताकि इसे मिलीसीमेंस प्रति सेंटीमीटर (mS/सेमी) में चालकता में परिवर्तित किया जा सके।

प्रत्येक सेंसर में एक आंतरिक तापमान सेंसर होता है। हालाँकि, इस सेंसर द्वारा मापा गया तापमान मान न तो रिकॉर्ड किया जाता है और न ही प्रदर्शित किया जाता है; इसका उपयोग केवल सेंसर संकल्पना के लिए किया जाता है। तापमान मानों का कैलिब्रेशन चालकता प्रोब पर स्थित तापमान सेंसर के संदर्भ में किया जाता है।

3. विलेय ऑक्सीजन

जाइड का प्रकाशिक विलीन ऑक्सीजन सेंसर फ्लोरोसेंस क्वेंचिंग के सिद्धांत पर आधारित है। नीले प्रकाश की एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य को कांच के आधार पर स्थिर किए गए फ्लोरोसेंट पदार्थ पर निर्देशित किया जाता है, जिससे पदार्थ फ्लोरोसेंस उत्सर्जित करता है। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, फ्लोरोसेंस की अवधि सबसे अधिक होती है। जब ऑक्सीजन सेंसर की झिल्ली पर उपस्थित होती है, तो फ्लोरोसेंस की अवधि कम हो जाती है।

परिशुद्धता और स्थायित्व सुनिश्चित करने के लिए, प्रत्येक मापन चक्र के दौरान फ्लोरोसेंट पदार्थ की ओर एक लाल प्रकाश उत्सर्जित किया जाता है, जो फ्लोरोसेंस की अवधि निर्धारित करने के लिए एक संदर्भ के रूप में कार्य करता है।

ऑक्सीजन सांद्रता फ्लोरोसेंस की अवधि के व्युत्क्रमानुपाती होती है। यह संबंध स्टर्न-वॉल्मर समीकरण द्वारा मात्रात्मक रूप से वर्णित किया जा सकता है:

((T₀/T) – 1) बनाम O₂ आंशिक दाब।

यह एक सख्ती से रैखिक संबंध नहीं है (विशेष रूप से उच्च ऑक्सीजन दाब पर); संबंधित आँकड़ों के लिए बहुपद गैर-रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण की आवश्यकता होती है। यह गैर-रैखिक विशेषता समय के साथ काफी महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलती है और लंबे समय तक माप की शुद्धता को प्रभावित नहीं करेगी।

4. pH / ORP / AMMO (अमोनियम) – वैकल्पिक

यह प्रणाली जल की अम्लता/क्षारीयता को मापने के लिए एक pH इलेक्ट्रोड और फ्रंट-एंड सर्किट मॉड्यूल से या ऑक्सीकरण-अपचयन क्षमता (ORP) को मापने के लिए एक ORP इलेक्ट्रोड और फ्रंट-एंड सर्किट मॉड्यूल से बनी होती है। ORP एक गैर-रासायनिक माप है जो माध्यम में घुले हुए सभी पदार्थों की संयुक्त क्षमता को दर्शाती है।

वैकल्पिक रूप से, एक अमोनियम (NH₄⁺) सेंसर का चयन किया जा सकता है। यह एक अमोनियम इलेक्ट्रोड और एक फ्रंट-एंड सर्किट मॉड्यूल से बना होता है। जब अमोनियम इलेक्ट्रोड का उपयोग एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के साथ किया जाता है, तो यह मिलीवॉल्ट वोल्टेज को मापता है, जिसे एक विशिष्ट गणना विधि का उपयोग करके आयन सांद्रता मान में परिवर्तित किया जाता है।

रखराखाव को सुविधाजनक बनाने के लिए, सेंसर में एक अद्वितीय डिज़ाइन है जो इलेक्ट्रोड या मेम्ब्रेन कैप को क्षेत्र में प्रतिस्थापित करने की अनुमति देता है। शीर्ष सर्किट मॉड्यूल और इलेक्ट्रोड के बीच एक कनेक्टर स्थित है। इलेक्ट्रोड को प्रतिस्थापित करने के लिए, केवल पुराने इलेक्ट्रोड को खोलकर नए को स्थापित करें—कोई अतिरिक्त चरण आवश्यक नहीं हैं।

5. अपारदर्शिता

अपारदर्शिता पानी में निलंबित ठोस पदार्थों की सांद्रता का एक अप्रत्यक्ष माप है। अपारदर्शिता सेंसर नमूने में अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित करता है और पानी में कणों द्वारा प्रकीर्णित प्रकाश को मापता है। अपारदर्शिता न केवल जल गुणवत्ता का एक महत्वपूर्ण संकेतक है, बल्कि पर्यावरणीय परिवर्तनों का आकलन करने के लिए एक मूलभूत पैरामीटर भी है। प्राकृतिक जलाशयों में निलंबित ठोस पदार्थ विभिन्न अनिश्चित स्रोतों (जैसे कि गाद, मिट्टी, अवसाद, शैवाल और कार्बनिक पदार्थ) से आते हैं, लेकिन सभी कण प्रकाश संचरण को प्रभावित करते हैं और एक अपारदर्शिता संकेत उत्पन्न करते हैं।

6. कुल शैवाल

कुल शैवाल सेंसर दो-तरंगदैर्ध्य उत्तेजना का उपयोग करता है जो एक साथ क्लोरोफिल और नीले-हरे शैवाल की सांद्रता को मापता है।

• क्लोरोफिल अणु नीले प्रकाश के संपर्क में आने पर प्रतिदीप्ति उत्सर्जित करते हैं; प्रतिदीप्ति तीव्रता का उपयोग क्लोरोफिल सांद्रता की गणना के लिए किया जाता है।

• फाइकोसायनिन (नीले-हरे शैवाल में एक वर्णक) नारंगी प्रकाश के संपर्क में आने पर प्रतिदीप्ति उत्सर्जित करता है; प्रतिदीप्ति तीव्रता का उपयोग नीले-हरे शैवाल की सांद्रता की गणना के लिए किया जाता है।

क्षेत्रीय अपनाना

जिडे के जेडीएमपीए श्रृंखला के ऑनलाइन विश्लेषक अब चीन भर के महासागरों और बड़ी झीलों में व्यापक रूप से उपयोग किए जा रहे हैं। इंजीनियर इनके मजबूत और टिकाऊ आवास, खुले MODBUS संचार प्रोटोकॉल (जो सरल नेटवर्किंग को सुविधाजनक बनाता है) और आसानी से रखरखाव योग्य, बदलने योग्य मॉड्यूलर डिज़ाइन की सराहना करते हैं। ये विशेषताएँ जेडीएमपीए श्रृंखला को क्षेत्र के पेशेवरों के बीच एक पसंदीदा विकल्प बना दी हैं।