يستخدم مستشعر الأكسجين المذاب الرقمي على نطاق واسع في السيناريوهات التي تتطلب مراقبة في الوقت الحقيقي لتركيز الأكسجين المذاب في الماء بسبب دقته العالية واستجابته السريعة وقدرته القوية على مكافحة التدخل ومزايا التكامل الرقمي. فيما يلي سيناريوهات التطبيق النموذجية وتحليل الحالة المحددة:
1- تربية الأحياء المائية
المتطلبات الأساسية
الأكسجين المذاب هو معيار رئيسي للتنفس في الكائنات الحية المائية مثل الأسماك والجمبري والسرطانات. يمكن أن يؤدي نقص أكسيد الدم إلى الاختناق أو الموت أو تأخير النمو.
يتطلب رصد الأوكسجين المذاب في الوقت الحقيقي في طبقات مياه مختلفة (مثل قاع البركة والأقفاص الصافية) لتجنب نقص الأكسجين المحلي.
حالات التطبيق
تربية الأحياء المائية الدائرية القائمة على المصنع: يتم نشر أجهزة استشعار متعددة في بركة تربية الأحياء المائية ، جنبا إلى جنب مع نظام التحكم PLC لتعديل معدل تدفق الهواء والمياه تلقائيًا ، والحفاظ على الأكسجين المذاب عند 5-8 ملغ / لتر (نطاق مناسب للأسماك).
تربية الأحياء المائية في البركة: يتم تحميل البيانات في الوقت الحقيقي إلى تطبيق جوال من خلال أجهزة استشعار البوم، مما يسمح للمزارعين بمراقبة التغيرات في مستويات الأكسجين المذابة عن بعد وتفعيل معدات الأكسجين في الوقت المناسب خلال الليل أو الأيام الممطرة.
تربية الأحياء المائية عالية الكثافة: على سبيل المثال ، في زراعة الجمبري ، يمكن لمستويات الأكسجين المذابة أقل من 3 ملغ / لتر أن تؤدي إلى تفاعلات الإجهاد ، وتؤدي أجهزة الاستشعار إلى إنذارات ، ويرتبط نظام الأكسجين بمنع الوفيات على نطاق واسع.
ميزة
لا تتطلب أجهزة الاستشعار البصرية صيانة الغشاء للحد من أخطاء القياس الناجمة عن الالتصاق بالطحالب أو انسداد الشوائب.
يدعم المخرج الرقمي التكامل مع منصات إنترنت الأشياء لتحقيق الإدارة المركزية للبركات المتعددة.
2 معالجة مياه الصرف الصحي
المتطلبات الأساسية
تتطلب مرحلة المعالجة الكيميائية الحيوية (مثل عملية الحمأة المنشطة ، عملية MBR) مراقبة صارمة لتركيز الأكسجين المذاب لضمان كفاءة التحلل الميكروبي للمادة العضوية.
يمكن أن يؤدي نقص الأكسيد أو البيروكسيد إلى انخفاض في كفاءة العلاج وزيادة في استهلاك الطاقة.
حالات التطبيق
عملية A ² O (الهوائية اللاهوائية غير السامة الهوائية): تثبيت أجهزة استشعار في خزان الهوائية لمراقبة الأكسجين المذاب في الوقت الحقيقي (عادة 2-4 ملغ / لتر) ، وضبط إمدادات الهواء من خلال ربط التردد المتغير مع المنفخ لتحسين استهلاك الطاقة.
المفاعل الحيوي الغشائي MBR: مراقبة الأكسجين المذاب في خزان الغشاء لمنع ترسب الحمأة على سطح الغشاء بسبب نقص الأكسجين وتمديد عمر خدمة الغشاء.
معالجة مياه الصرف الصحي الصناعية: إذا كانت مياه الصرف الصحي الصيدلانية تحتوي على تركيزات عالية من المواد العضوية ، فمن الضروري التحكم في النشاط الميكروبي من خلال الأكسجين المذاب لتجنب تراكم المواد السامة.
ميزة
أجهزة الاستشعار الفلورسنت لها مقاومة قوية للتداخل الكيميائي وهي مناسبة لمياه الصرف الصحي الصناعية التي تحتوي على الكبريتيدات وأيونات المعادن الثقيلة.
نقل الإشارة الرقمية يقلل من تداخل الإشارة التناظرية ويحسن موثوقية البيانات.
رصد البيئة والبحوث البيئية
المتطلبات الأساسية
تقييم قدرة التطهير الذاتي لجمعات المياه، ورصد القضايا البيئية مثل التغذية الريفية وجمعات المياه السوداء والرائحة.
تتبع تغيرات الأكسجين المذاب على المدى الطويل ودراسة تأثير تغير المناخ على النظم الإيكولوجية المائية.
حالات التطبيق
رصد النهر/البحيرة: نشر شبكة استشعار قائمة على العوام، وتحميل البيانات في الوقت الفعلي إلى منصة قسم حماية البيئة، وتحديد مصادر التلوث (مثل التفريغ المباشر لمياه الصرف الصحي الذي يسبب انخفاضا مفاجئا في الأكسجين المذاب).
حماية الأراضي الرطبة: رصد الأكسجين المذاب في أجسام المياه في الأراضي الرطبة وتقييم تأثير تحسين استعادة النباتات على جودة المياه.
رصد المحيطات: تثبيت أجهزة استشعار في مناطق تربية الأحياء المائية القريبة من الشاطئ أو مناطق الحفاظ على الشعاب المرجانية لدراسة الارتباط بين الأكسجين المذاب وتحمض المحيطات وارتفاع درجات الحرارة.
ميزة
تحتوي أجهزة الاستشعار البصرية على سرعة استجابة سريعة (في ثواني) وهي مناسبة لمراقبة التغيرات الديناميكية في المد والجزر وتدفق المياه وعوامل أخرى.
تصميم الطاقة المنخفضة يدعم إمدادات الطاقة الشمسية وهو مناسب للنشر على المدى الطويل في المناطق النائية.
4、 التحكم في العمليات الصناعية
صناعة الأغذية والمشروبات
صنع البيرة: يؤثر الأكسجين المذاب على طعم البيرة وعمر صلاحيتها. يجب التحكم في الأكسجين المذاب في خزان التخمير تحت 0.1 ملغ / لتر ، وينبغي أن يزيل نظام ملء النيتروجين المرتبط بالمستشعر الأكسجين.
إنتاج مياه الشرب: مراقبة الأكسجين المذاب في الترشيح والتطهير والعمليات الأخرى لضمان أن جودة المياه تلبي المعايير.
الإنتاج الكيميائي
عملية التخمير: في إنتاج المضادات الحيوية، يؤثر تركيز الأكسجين المذاب مباشرة على الأيض البكتيري وعائد المنتج، وتوفر أجهزة الاستشعار بيانات ردود الفعل في الوقت الحقيقي لتحسين استراتيجيات إمدادات الأكسجين.
معالجة مياه الصرف الصحي: مراقبة الأكسجين المذاب في معالجة مياه الصرف الصحي الكيميائية لمنع توليد المواد السامة (مثل كبريتيد الهيدروجين) بسبب نقص الأكسجين.
ميزة
أجهزة استشعار مقاومة للانفجار (مثل شهادة Ex ia IIC T6 Ga) مناسبة للاستخدام في البيئات القابلة للاشتعال والمتفجرة.
القياس عالي الدقة يدعم التحكم في حلقة مغلقة لمعايير العملية ، وتحسين استقرار جودة المنتج.
5 البحث والتعليم
دراسة مختبرية
علم السمومية البيئية: دراسة آثار المعادن الثقيلة ومبيدات الآفات والملوثات الأخرى على الطلب على الأكسجين المذاب للكائنات المائية.
الأيض الميكروبي: مراقبة كفاءة التحلل الميكروبي للمادة العضوية في ظروف مختلفة من الأكسجين المذاب وتحسين عمليات المعالجة البيولوجية.
مظاهرة التدريس
يستخدم تخصصات العلوم البيئية وتربية الأحياء المائية في الجامعات أجهزة استشعار لإجراء التجارب ، مما يظهر بصريًا الارتباط بين درجة حرارة الأكسجين المذاب ودرجة حرارة الماء والملوحة ومعدل التدفق.
من خلال تركيب أغشية إنزيم ثابتة، تم تحويل المستشعر إلى محلل محتوى الجلوكوز للاستخدام في تدريس الكيمياء الحيوية.
ميزة
يدعم البرنامج دعم تصدير البيانات وتحليل المنحنى ، مما يسهل كتابة أوراق البحث العلمي.
التصميم الوحدي يسهل تفكيك الطلاب وتعلم مبادئ الاستشعار.
التطبيقات الناشئة الأخرى
إدارة المياه في المدن الذكية
الجمع بين خرائط نظام المعلومات الجغرافية وتحليل البيانات الكبيرة، بناء خريطة حرارية لتوزيع الأكسجين المذاب في أجسام المياه الحضرية للمساعدة في اتخاذ القرارات لتجديد شبكات الصرف الصحي أو مشاريع الترميم البيئي.
رصد بيئي شديد
نشر أجهزة استشعار مقاومة للضغط ودرجات الحرارة المنخفضة في أعماق البحار والمناطق القطبية وغيرها لدراسة العلاقة بين الأكسجين المذاب وتغير المناخ العالمي.
الري الزراعي
رصد الأكسجين المذاب في مياه الري لتجنب ضغط التربة أو تعفن جذور المحاصيل الناجم عن نقص الأكسجين (مثل الحفاظ على مستوى معين من الأكسجين المذاب في حقول الأرز).