Cảm biến oxy hòa tan quang học (ODO), còn được gọi là cảm biến huỳnh quang, là một công nghệ hiện đại, trái ngược với các phương pháp điện cực màng truyền thống (cell Clark). Tính năng cốt lõi của chúng là sử dụng phương pháp dập tắt huỳnh quang để đo nồng độ oxy hòa tan trong nước.
Nguyên lý hoạt động:
Đầu cảm biến được phủ một màng tẩm thuốc nhuộm huỳnh quang. Khi thuốc nhuộm này được kích thích bởi một bước sóng ánh sáng xanh cụ thể, nó sẽ phát ra ánh sáng đỏ. Nếu các phân tử oxy có mặt trong nước, chúng sẽ va chạm với các phân tử thuốc nhuộm bị kích thích, làm giảm cường độ huỳnh quang và rút ngắn thời gian sống huỳnh quang. Bằng cách đo lường sự thay đổi này trong thời gian sống hoặc cường độ huỳnh quang, nồng độ oxy hòa tan có thể được tính toán chính xác.
Đặc điểm chính:
- Không tiêu thụ oxy, không có chất điện giải:
- Đây là điểm khác biệt cơ bản nhất so với phương pháp điện cực màng. Cảm biến quang học không tiêu thụ oxy từ mẫu, mang lại kết quả chính xác hơn, đặc biệt là trong các vùng nước tĩnh hoặc dòng chảy yếu.
- Không cần phải thay thế chất điện giải hoặc màng, giúp giảm đáng kể việc bảo trì.
- Bảo trì thấp, độ ổn định cao:
- Không có vấn đề gì về tắc màng, nhiễm độc điện cực hoặc nhiễm bẩn chất điện phân.
- Khoảng thời gian hiệu chuẩn dài, thường chỉ cần hiệu chuẩn sau mỗi vài tháng hoặc thậm chí lâu hơn.
- Phản hồi nhanh và độ chính xác cao:
- Phản ứng rất nhanh với những thay đổi về oxy hòa tan, cho phép nắm bắt thời gian thực những thay đổi về chất lượng nước.
- Các phép đo không bị ảnh hưởng bởi vận tốc dòng chảy hoặc các chất gây nhiễu như sunfua, mang lại độ chính xác và độ ổn định vượt trội so với các phương pháp truyền thống.
- Độ trôi tối thiểu dài hạn:
- Tính chất của thuốc nhuộm huỳnh quang rất ổn định, giúp giảm thiểu hiện tượng trôi tín hiệu và đảm bảo độ tin cậy của phép đo trong thời gian dài.
- Dễ sử dụng:
- Thông thường là cắm và chạy, không cần thời gian phân cực dài sau khi khởi động; sẵn sàng để đo ngay lập tức.
Nhược điểm:
- Chi phí ban đầu cao hơn: Thường đắt hơn so với cảm biến điện cực màng truyền thống.
- Màng huỳnh quang có tuổi thọ hữu hạn: Mặc dù có tuổi thọ cao (thường là 1-3 năm), nhưng màng cuối cùng cũng sẽ bị phân hủy do ánh sáng hoặc bị bẩn và cần phải thay thế.
- Khả năng bám bẩn do dầu và tảo: Lớp dầu dày hoặc bám bẩn sinh học trên bề mặt cảm biến có thể cản trở quá trình kích thích và thu nhận ánh sáng, cần phải vệ sinh.
2. Các tình huống ứng dụng
Nhờ những đặc tính tuyệt vời của mình, các cảm biến oxy hòa tan quang học được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi phải theo dõi DO liên tục và chính xác:
- Nhà máy xử lý nước thải:
- Một ứng dụng quan trọng. Được sử dụng để theo dõi DO trong bể sục khí và vùng hiếu khí/kỵ khí nhằm tối ưu hóa sục khí, cho phép kiểm soát chính xác để tiết kiệm năng lượng và cải thiện hiệu quả xử lý.
- Giám sát nguồn nước tự nhiên (Sông, Hồ, Hồ chứa):
- Được sử dụng tại các trạm giám sát môi trường để đánh giá khả năng tự làm sạch, tình trạng phú dưỡng và tình trạng thiếu oxy tiềm ẩn của một nguồn nước, cung cấp dữ liệu cho mục đích bảo vệ sinh thái.
- Nuôi trồng thủy sản:
- DO là yếu tố sống còn của ngành nuôi trồng thủy sản. Cảm biến quang học cho phép giám sát 24/7 trong ao và bể. Chúng có thể kích hoạt báo động và tự động kích hoạt máy sục khí khi mức oxy xuống quá thấp, ngăn ngừa cá chết và bảo vệ sản lượng.
- Nghiên cứu khoa học:
- Được sử dụng trong các cuộc khảo sát hải dương học, nghiên cứu hồ học và các thí nghiệm độc chất sinh thái, trong đó dữ liệu DO có độ chính xác cao, ít nhiễu là rất cần thiết.
- Nước xử lý công nghiệp:
- Trong các hệ thống như nhà máy điện và nhà máy hóa chất, việc theo dõi DO để kiểm soát sự ăn mòn và bám bẩn sinh học.
3. Nghiên cứu trường hợp ứng dụng tại Philippines
Là một quốc gia quần đảo, nền kinh tế Philippines phụ thuộc rất nhiều vào nuôi trồng thủy sản và du lịch, đồng thời phải đối mặt với những thách thức về ô nhiễm nước do đô thị hóa. Do đó, việc giám sát chất lượng nước, đặc biệt là oxy hòa tan, là vô cùng quan trọng.
Nghiên cứu điển hình: Hệ thống giám sát DO và sục khí thông minh tại các khu nuôi trồng thủy sản Laguna de Bay
Lý lịch:
Laguna de Bay là hồ lớn nhất Philippines, với các khu vực xung quanh đóng vai trò quan trọng cho hoạt động nuôi trồng thủy sản, chủ yếu là cá rô phi và cá măng sữa (Bangus). Tuy nhiên, hồ đang phải đối mặt với nguy cơ phú dưỡng. Trong những tháng hè nóng nực, sự phân tầng nước có thể dẫn đến tình trạng thiếu oxy ở các tầng nước sâu hơn, thường gây ra hiện tượng cá chết hàng loạt ("cá chết"), gây thiệt hại kinh tế đáng kể cho người nông dân.
Giải pháp ứng dụng:
Cục Thủy sản và Tài nguyên nước (BFAR) phối hợp với chính quyền địa phương đã thúc đẩy việc sử dụng hệ thống giám sát và kiểm soát chất lượng nước thông minh dựa trên cảm biến oxy hòa tan quang học tại các trang trại thương mại quy mô lớn và các khu vực trọng điểm của hồ.
Thành phần hệ thống và quy trình làm việc:
- Các nút giám sát: Phao đo chất lượng nước đa thông số được trang bị cảm biến DO quang học đã được triển khai tại nhiều điểm khác nhau trong ao nuôi cá (đặc biệt là ở các vùng nước sâu) và các vị trí quan trọng trong hồ. Các cảm biến này được lựa chọn vì:
- Ít cần bảo trì: Khả năng hoạt động lâu dài không cần bảo trì là lý tưởng cho những khu vực có ít nhân viên kỹ thuật.
- Khả năng chống nhiễu: Ít bị hỏng do bám bẩn trong vùng nước nuôi trồng thủy sản giàu chất hữu cơ và đục.
- Dữ liệu thời gian thực: Có khả năng cung cấp dữ liệu mỗi phút, cho phép phát hiện nhanh chóng lượng DO giảm đột ngột.
- Truyền dữ liệu: Dữ liệu cảm biến được truyền theo thời gian thực qua mạng không dây (ví dụ: GPRS/4G hoặc LoRa) đến nền tảng đám mây và ứng dụng di động của nông dân.
- Kiểm soát thông minh và cảnh báo sớm:
- Phía nền tảng: Nền tảng đám mây được thiết lập với ngưỡng cảnh báo DO (ví dụ: dưới 3 mg/L).
- Phía người dùng: Nông dân nhận được cảnh báo bằng âm thanh/hình ảnh, tin nhắn SMS hoặc thông báo trên ứng dụng.
- Kiểm soát tự động: Hệ thống có thể tự động kích hoạt máy sục khí cho đến khi mức DO được khôi phục về mức an toàn.
Kết quả:
- Giảm tỷ lệ cá chết: Cảnh báo sớm và sục khí tự động đã ngăn chặn thành công nhiều trường hợp cá chết do mức DO xuống thấp nghiêm trọng vào ban đêm hoặc sáng sớm.
- Nâng cao hiệu quả nuôi trồng: Người nuôi có thể quản lý việc cho ăn và sục khí một cách khoa học hơn, giảm chi phí điện (bằng cách tránh phải vận hành máy sục khí 24/7) và cải thiện tỷ lệ chuyển đổi thức ăn cũng như tốc độ tăng trưởng của cá.
- Dữ liệu quản lý môi trường: Các trạm giám sát trong hồ cung cấp cho BFAR dữ liệu DO theo không gian và thời gian dài hạn, giúp phân tích xu hướng phú dưỡng và xây dựng các chính sách quản lý hồ khoa học hơn.
Bản tóm tắt:
Ở các nước đang phát triển như Philippines, nơi nuôi trồng thủy sản phải đối mặt với rủi ro cao và cơ sở hạ tầng còn nhiều thách thức, cảm biến oxy hòa tan quang học đã chứng minh là một công cụ công nghệ lý tưởng cho nuôi trồng thủy sản chính xác và quản lý môi trường thông minh nhờ độ bền, chi phí bảo trì thấp và độ tin cậy cao. Chúng không chỉ giúp nông dân giảm thiểu rủi ro và tăng thu nhập mà còn cung cấp dữ liệu hỗ trợ mạnh mẽ để bảo vệ các hệ sinh thái thủy sinh quý giá của Philippines.
Chúng tôi cũng có thể cung cấp nhiều giải pháp khác nhau cho
1. Máy đo cầm tay đo chất lượng nước đa thông số
2. Hệ thống phao nổi cho chất lượng nước đa thông số
3. Bàn chải làm sạch tự động cho cảm biến nước đa thông số
4. Bộ máy chủ và mô-đun không dây phần mềm hoàn chỉnh, hỗ trợ RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN
Để biết thêm CẢM BIẾN thông tin,
Vui lòng liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Email: info@hondetech.com
Trang web của công ty:www.hondetechco.com
Điện thoại: +86-15210548582
Thời gian đăng: 30-10-2025