Bối cảnh phát triển sản phẩm
Các khối nước lớn trên toàn thế giới—cả đại dương lẫn hồ—đang phải đối mặt với những mức độ ô nhiễm khác nhau. Nguyên nhân chủ yếu là do con người đã đánh giá quá cao khả năng tự làm sạch của các hệ thống nước rộng lớn này, dẫn đến việc xả thải trái phép dưới tác động của cảm giác an toàn sai lầm. Trong những năm gần đây, các cuộc khủng hoảng ô nhiễm nước điển hình đã xảy ra thường xuyên trên mọi châu lục lớn.
Úc – Rạn san hô Great Barrier: Các cuộc khảo sát môi trường năm 2025 đã tiết lộ tình trạng phú dưỡng nghiêm trọng. Các muối dinh dưỡng như nitơ và phốt pho được phát hiện ở mức cao một cách nguy hiểm, gây ra các đợt tẩy trắng san hô lặp đi lặp lại và bùng phát sao biển. Các quần xã san hô trên đáy biển đã chịu tổn thương nghiêm trọng.
Nigeria – Đồng bằng sông Niger: Ô nhiễm dầu và kim loại nặng đã dẫn đến hiện tượng chết hàng loạt của rừng ngập mặn. Ngành đánh bắt cá quốc gia gần như sụp đổ, và tỷ lệ mắc bệnh ung thư ở cư dân địa phương tăng đáng kể.
Châu Âu – Biển Baltic: Ô nhiễm nitơ và phốt pho gây ra hiện tượng nở hoa tảo quy mô lớn gần như mỗi năm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngành đánh bắt cá. Tuy nhiên, việc xả nước thải từ các thành phố lân cận vẫn chưa được kiểm soát.
Tại Trung Quốc, các thủy vực lớn như Hồ Điền Trì, Hồ Thái Hồ và Hồ Hồng Hồ đều đã trải qua hiện tượng nở hoa tảo do hiện tượng phú dưỡng. Biển Nam Trung Hoa và Biển Đông Trung Hoa cũng chịu tổn thất ô nhiễm nghiêm trọng do xả nước thải và tràn dầu, gây ra những tổn thất kinh tế không thể lượng hóa đối với ngành thủy sản, hệ sinh thái và du lịch.
Đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về giám sát các vùng nước lớn, JIDE đã phát triển một hệ thống cảm biến trực tuyến đa thông số, được thiết kế đặc biệt cho đại dương và hồ. Do những hạn chế hiện tại của công nghệ, các thông số như tổng phốt pho và tổng nitơ vẫn rất khó đo trực tiếp bằng cảm biến. Vì vậy, trên các vùng biển mở và ở trung tâm các hồ lớn, hệ thống được triển khai trên các trạm phao lớn.
Hệ thống có thể đo các thông số chính bao gồm:
• Nhiệt độ
• Độ pH
• ORP (Tiềm năng Oxy hóa – Khử)
• Độ dẫn điện/TDS
• Nồng độ oxy hòa tan
• Độ đục/SS
• Diệp lục
• Tảo lam – lục
• Ion kali (K⁺)
• Ion amoni (NH₄⁺)
• Ion nitrat (NO₃⁻)
• Ion clorua (Cl⁻)
• Ion florua (F⁻)
Các phép đo này cung cấp khả năng giám sát thời gian thực và cảnh báo sớm đối với các mức chất dinh dưỡng quá cao, hiện tượng phú dưỡng, hiện tượng nở hoa tảo và sự suy giảm nồng độ oxy.
JDMPA - 6S – Cấu hình cao nhất
Mô hình JDMPA - 6S là cấu hình cao nhất trong loạt sản phẩm. Bộ phận chính có thể lắp đặt tối đa bảy cảm biến. Các cảm biến hoạt động dựa trên các nguyên lý phát hiện điện hóa, quang học và vật lý để đo các thông số tương ứng.
Tất cả các cổng cảm biến trên thiết bị chính đều sử dụng giao diện phổ dụng. Các cảm biến có thể được lắp vào bất kỳ cổng nào, và thiết bị chính sẽ tự động nhận dạng loại cảm biến. Thiết bị chính JDMPA-6S có khả năng đọc dữ liệu cảm biến, cấu hình tham số cảm biến và thực hiện các thao tác hiệu chuẩn. Tùy theo thiết lập của người dùng, thiết bị có thể lưu dữ liệu cục bộ, truyền dữ liệu lên nền tảng thu thập dữ liệu hoặc gửi trực tiếp dữ liệu tới máy tính hoặc điện thoại di động. Việc truyền thông dữ liệu được hỗ trợ cả qua kết nối có dây và truyền không dây Bluetooth.
Nguyên lý đo của từng thông số
1. Độ sâu
JIDE sử dụng cảm biến áp suất—một phần tử cảm biến dựa trên hiệu ứng áp trở, được cách ly bởi màng ngăn thép không gỉ dạng nếp gấp—để đo độ sâu của nước. Một mặt của cảm biến tiếp xúc với nước, trong khi mặt kia tiếp xúc với chân không nhằm đo áp suất. Độ sâu được tính bằng cách lấy áp suất nước trừ đi áp suất khí quyển.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc đo độ sâu bao gồm áp suất khí quyển, mật độ nước và nhiệt độ. Việc hiệu chuẩn "zero" trong không khí cung cấp một giá trị tham chiếu so với áp suất khí quyển tại địa phương.
2. Độ dẫn điện
JIDE sử dụng bốn điện cực graphite để đo độ dẫn điện của dung dịch. Hai điện cực đo dòng điện, còn hai điện cực còn lại đo điện áp; độ dẫn điện được tính toán dựa trên các phép đo này. Giá trị độ dẫn điện thu được sẽ được nhân với hằng số buồng đo (đơn vị 1/cm) để chuyển đổi thành độ dẫn điện tính bằng milisiemen trên centimet (mS/cm).
Mỗi cảm biến đều tích hợp một cảm biến nhiệt độ bên trong. Tuy nhiên, giá trị nhiệt độ do cảm biến này đo được sẽ không được ghi lại hoặc hiển thị; nó chỉ được sử dụng riêng cho mục đích bù trừ cảm biến. Việc hiệu chuẩn giá trị nhiệt độ được tham chiếu tới cảm biến nhiệt độ gắn trên đầu dò độ dẫn điện.
3. Oxy hòa tan
Cảm biến đo nồng độ oxy hòa tan quang học của JIDE dựa trên nguyên lý tắt huỳnh quang. Một bước sóng ánh sáng xanh cụ thể được chiếu vào vật liệu huỳnh quang cố định trên nền thủy tinh, khiến vật liệu này phát ra huỳnh quang. Trong điều kiện không có oxy, thời gian huỳnh quang kéo dài nhất. Khi có oxy hiện diện trên màng cảm biến, thời gian huỳnh quang sẽ ngắn lại.
Để đảm bảo độ chính xác và độ ổn định, một chùm ánh sáng đỏ được phát ra hướng tới vật liệu huỳnh quang trong mỗi chu kỳ đo nhằm làm chuẩn tham chiếu để xác định thời gian huỳnh quang.
Nồng độ oxy tỷ lệ nghịch với thời gian huỳnh quang. Mối quan hệ này có thể được mô tả định lượng bằng phương trình Stern–Volmer:
((T₀/T) – 1) theo áp suất riêng phần của O₂.
Đây không phải là một mối quan hệ tuyến tính nghiêm ngặt (đặc biệt ở áp suất oxy cao hơn); dữ liệu liên quan đòi hỏi phân tích hồi quy phi tuyến dạng đa thức. Đặc tính phi tuyến này không thay đổi đáng kể theo thời gian và sẽ không ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo trong thời gian dài.
4. pH / ORP / AMMO (Ammoni) – Tùy chọn
Hệ thống bao gồm một điện cực pH và một mô-đun mạch đầu cuối để đo độ axit/kiềm của nước, hoặc một điện cực ORP và một mô-đun mạch đầu cuối để đo tiềm năng oxy hóa - khử. ORP là một phép đo phi hóa học biểu thị tổng tiềm năng của tất cả các chất hòa tan trong môi trường.
Ngoài ra, có thể lựa chọn cảm biến amoni (NH₄⁺). Cảm biến này bao gồm một điện cực amoni và một mô-đun mạch đầu cuối. Khi điện cực amoni được sử dụng cùng với điện cực tham chiếu, nó đo điện áp theo đơn vị milivôn, sau đó được chuyển đổi thành giá trị nồng độ ion bằng một phương pháp tính toán cụ thể.
Để thuận tiện cho việc bảo trì, cảm biến được thiết kế độc đáo cho phép thay thế điện cực hoặc nắp màng ngay tại hiện trường. Một đầu nối được đặt giữa mô-đun mạch trên cùng và điện cực. Để thay điện cực, chỉ cần tháo điện cực cũ ra và lắp điện cực mới vào — không cần thực hiện thêm bất kỳ bước nào khác.
5. Độ đục
Độ đục là một phép đo gián tiếp nồng độ các chất rắn lơ lửng trong nước. Cảm biến độ đục phát ra ánh sáng hồng ngoại vào mẫu và đo lượng ánh sáng bị các hạt trong nước tán xạ. Độ đục vừa là một chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước, vừa là một thông số cơ bản để đánh giá những thay đổi môi trường. Các chất rắn lơ lửng trong các thủy vực tự nhiên có nguồn gốc rất đa dạng và khó xác định (ví dụ: phù sa, đất sét, trầm tích, tảo và chất hữu cơ), nhưng tất cả các hạt này đều ảnh hưởng đến khả năng truyền ánh sáng và tạo ra tín hiệu độ đục.
6. Tổng tảo
Bộ cảm biến tảo tổng hợp sử dụng kích thích hai bước sóng để đo đồng thời nồng độ diệp lục và tảo lam-lục.
• Các phân tử diệp lục phát huỳnh quang khi tiếp xúc với ánh sáng xanh; cường độ huỳnh quang được sử dụng để tính toán nồng độ diệp lục.
• Phycocyanin (một sắc tố trong tảo lam-lục) phát huỳnh quang khi tiếp xúc với ánh sáng cam; cường độ huỳnh quang được sử dụng để tính toán nồng độ tảo lam-lục.
Ứng dụng thực địa
Các máy phân tích trực tuyến series JDMPA của JIDE hiện đang được sử dụng rộng rãi tại các đại dương và hồ lớn trên khắp Trung Quốc. Các kỹ sư đánh giá cao vỏ bọc chắc chắn và bền bỉ, giao thức truyền thông MODBUS mở giúp dễ dàng kết nối mạng, cũng như thiết kế mô-đun dễ bảo trì và thay thế. Những đặc điểm này đã khiến series JDMPA trở thành lựa chọn được ưa chuộng hàng đầu đối với các chuyên gia làm việc thực địa.
EN
