Tło rozwoju produktu
Duże zbiorniki wodne na całym świecie — zarówno oceany, jak i jeziora — są narażone na zanieczyszczenia w różnym stopniu. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że ludzie przecenili zdolność samoczyszczania się tych ogromnych układów wodnych, co doprowadziło do nielegalnych odpływów wynikających z fałszywego poczucia bezpieczeństwa. W ostatnich latach typowe kryzysy zanieczyszczenia wód wystąpiły często na każdym z głównych kontynentów.
Australia – Wielki Riff Koralowy: Badania środowiskowe przeprowadzone w 2025 r. ujawniły ciężką eutrofizację. Stężenia soli odżywczych, takich jak azot i fosfor, osiągnęły krytyczne poziomy, powodując powtarzające się przypadki wybielenia koralowców oraz masowe występowania morskich gwiazd. Społeczności koralowców na dnie morskim ucierpiały na szeroką skalę.
Nigeria – Delta rzeki Niger: Zanieczyszczenie ropą naftową i ciężkimi metalami doprowadziło do masowego wymierania lasów namorzynowych. Krajowy przemysł rybny prawie się załamał, a liczba zachorowań na raka wśród mieszkańców lokalnych znacznie wzrosła.
Europa – Morze Bałtyckie: Zanieczyszczenie azotem i fosforanami powoduje niemal co roku masowe zak цветy glonów, co poważnie wpływa na przemysł rybny. Jednocześnie odpływy ścieków z miast położonych wokół morza pozostają niekontrolowane.
W Chinach główne zbiorniki wodne, takie jak jezioro Dianchi, jezioro Tai i jezioro Hong, doświadczyły zak colorów glonów spowodowanych eutrofizacją. Morze Południowochińskie oraz Morze Wschodniochińskie również odnotowały poważne zanieczyszczenie wynikające z odpływu ścieków i wycieków ropy naftowej, co spowodowało niepodlegające oszacowaniu straty ekonomiczne dla przemysłu rybnego, ekosystemów oraz turystyki.
W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na monitorowanie dużych zbiorników wodnych firma JIDE opracowała wieloparametrowy system czujników online specjalnie zaprojektowany do zastosowania w oceanach i jeziorach. Ze względu na obecne ograniczenia technologiczne takie parametry, jak całkowity fosfor i całkowity azot, nadal trudno jest mierzyć bezpośrednio za pomocą czujników. Dlatego też system ten jest wdrażany na dużych stacjach pływających (bojach) na otwartych oceanach oraz w centrum dużych jezior.
Może on mierzyć kluczowe parametry, w tym:
• Temperaturę
• pH
• ORP (potencjał utleniania–redukcji)
• Przewodność elektryczną / TDS
• Rozpuszczony tlen
• Zawiesinę / zawartość substancji stałych (SS)
• Chlorofil
• Sinice i glony zielononiebieskie
• Jon potasu (K⁺)
• Jon amoniu (NH₄⁺)
• Jon azotanu (NO₃⁻)
• Jon chlorku (Cl⁻)
• Jon fluoru (F⁻)
Te pomiary zapewniają monitorowanie w czasie rzeczywistym oraz możliwość wcześniejszego ostrzegania przed nadmiernymi poziomami składników odżywczych, eutrofizacją, zakwitami glonów oraz spadkiem stężenia tlenu.
JDMPA-6S – Najwyższa konfiguracja
Model JDMPA-6S to najwyższa konfiguracja w tej serii. Główna jednostka może pomieścić do siedmiu czujników. Czujniki działają na zasadzie detekcji elektrochemicznej, optycznej oraz fizycznej, aby mierzyć odpowiednie parametry.
Wszystkie porty czujników na głównym module wykorzystują uniwersalny interfejs. Czujniki można podłączyć do dowolnego portu, a główny moduł automatycznie rozpoznaje typ czujnika. Główny moduł JDMPA-6S może odczytywać dane z czujników, konfigurować parametry czujników oraz przeprowadzać operacje kalibracji. W zależności od ustawień użytkownika może przechowywać dane lokalnie, przesyłać je na platformę pozyskiwania danych lub wysyłać bezpośrednio do komputera lub telefonu komórkowego. Komunikacja danych jest obsługiwana zarówno za pośrednictwem transmisji przewodowej, jak i bezprzewodowej przez Bluetooth.
Zasady pomiaru poszczególnych parametrów
1. Głębokość
JIDE wykorzystuje czujnik ciśnienia – element pomiarowy piezorezystancyjny izolowany falistą membraną ze stali nierdzewnej – do pomiaru głębokości wody. Jedna strona czujnika jest skierowana ku wodzie, podczas gdy druga strona jest narażona na próżnię w celu pomiaru ciśnienia. Głębokość obliczana jest jako różnica między ciśnieniem wody a ciśnieniem atmosferycznym.
Czynniki wpływające na pomiar głębokości obejmują ciśnienie barometryczne, gęstość wody oraz temperaturę. Przeprowadzenie kalibracji „zera” w powietrzu zapewnia odniesienie do lokalnego ciśnienia atmosferycznego.
2. Przewodność elektryczna
JIDE wykorzystuje cztery elektrody grafitowe do pomiaru przewodności roztworu. Dwie elektrody mierzą prąd, a pozostałe dwie – napięcie; przewodność obliczana jest na podstawie tych pomiarów. Uzyskana wartość przewodności jest mnożona przez stałą komórki (w 1/cm), aby przeliczyć ją na przewodność w milisiemensach na centymetr (mS/cm).
Każdy czujnik zawiera wbudowany czujnik temperatury. Jednak wartość temperatury mierzona przez ten czujnik nie jest zapisywana ani wyświetlana; służy ona wyłącznie do kompensacji czujnika. Kalibracja wartości temperatury odnosi się do czujnika temperatury umieszczonego w sondzie przewodności.
3. Rozpuszczony tlen
Optyczny czujnik stężenia rozpuszczonego tlenu firmy JIDE opiera się na zasadzie gaszenia fluorescencji. Światło niebieskie o określonej długości fali jest kierowane na materiał fluorescencyjny umieszczony na podłożu szklanym, co powoduje emisję światła fluorescencyjnego. W przypadku braku tlenu czas trwania fluorescencji jest najdłuższy. Gdy tlen znajduje się na membranie czujnika, czas trwania fluorescencji skraca się.
Aby zapewnić dokładność i stabilność pomiaru, w każdym cyklu pomiarowym emitowane jest światło czerwone, które służy jako sygnał odniesienia do określenia czasu trwania fluorescencji.
Stężenie tlenu jest odwrotnie proporcjonalne do czasu trwania fluorescencji. Zależność tę można ilościowo opisać równaniem Sternа–Volmera:
((T₀/T) – 1) w funkcji ciśnienia cząstkowego O₂.
Nie jest to ścisła zależność liniowa (szczególnie przy wyższych ciśnieniach tlenu); odpowiednie dane wymagają analizy regresji nieliniowej wielomianowej. Ta cecha nieliniowa nie ulega znaczącym zmianom w czasie i przez długi okres nie wpływa na dokładność pomiaru.
4. pH / ORP / AMMO (amoniak) – opcjonalnie
System składa się z elektrody pH oraz modułu obwodu wejściowego do pomiaru kwasowości/zasadowości wody lub z elektrody ORP oraz modułu obwodu wejściowego do pomiaru potencjału utleniania-redukcji. ORP to pomiar niemieszkalny, który reprezentuje łączny potencjał wszystkich rozpuszczonych substancji w danej środowisku.
Alternatywnie można wybrać czujnik amoniu (NH₄⁺). Składa się on z elektrody amoniowej oraz modułu obwodu wejściowego. Gdy elektroda amoniowa jest używana w połączeniu z elektrodą odniesienia, mierzy napięcie w milivoltach, które następnie jest przekształcane na wartość stężenia jonów przy użyciu określonej metody obliczeniowej.
Aby ułatwić konserwację, czujnik został zaprojektowany w sposób umożliwiający wymianę elektrody lub nakrętki membranowej w warunkach terenowych. Złącze znajduje się pomiędzy górnym modułem obwodu a elektrodą. Aby wymienić elektrodę, wystarczy odkręcić starą elektrodę i zamontować nową — nie są wymagane żadne dodatkowe kroki.
5. Zawartość zawiesiny
Zawartość zawiesiny to pomiar pośredni stężenia substancji zawieszonych w wodzie. Czujnik zawartości zawiesiny emituje światło podczerwone do próbki i mierzy światło rozproszone przez cząstki obecne w wodzie. Zawartość zawiesiny stanowi zarówno ważny wskaźnik jakości wody, jak i podstawowy parametr oceny zmian środowiskowych. Substancje zawieszone w naturalnych zbiornikach wodnych pochodzą z szerokiego zakresu niepewnych źródeł (np. mułu, gliny, osadów, glonów oraz materii organicznej), jednak wszystkie cząstki wpływają na przepuszczalność światła i generują sygnał zawartości zawiesiny.
6. Łączna ilość glonów
Całkowity czujnik glonów wykorzystuje dwufalową ekscytację do jednoczesnego pomiaru stężenia chlorofilu oraz glonów niebiesko-zielonych.
• Cząsteczki chlorofilu fluorescują pod wpływem światła niebieskiego; intensywność fluorescencji jest wykorzystywana do obliczania stężenia chlorofilu.
• Fikocyanina (barwnik występujący w glonach niebiesko-zielonych) fluorescuje pod wpływem światła pomarańczowego; intensywność fluorescencji jest wykorzystywana do obliczania stężenia glonów niebiesko-zielonych.
Zastosowanie terenowe
Onlineowe analizatory serii JDMPA firmy JIDE są obecnie szeroko stosowane w oceanach i dużych jeziorach na terenie Chin. Inżynierowie doceniają odporną i trwałą obudowę, otwarty protokół komunikacyjny MODBUS ułatwiający łatwe tworzenie sieci oraz modułową konstrukcję, która pozwala łatwo przeprowadzać konserwację i wymianę poszczególnych modułów. Dzięki tym cechom seria JDMPA stała się ulubionym wyborem specjalistów działających w terenie.
EN
