Optische zuurstofsensoren (ODO-sensoren), ook wel fluorescentiesensoren genoemd, zijn een moderne technologie die verschilt van traditionele membraanelektrodemethoden (Clark-cellen). Hun kernkenmerk is het gebruik van fluorescentiedemping om de concentratie opgeloste zuurstof in water te meten.
Werkingsprincipe:
De punt van de sensor is bedekt met een membraan dat is geïmpregneerd met een fluorescerende kleurstof. Wanneer deze kleurstof wordt aangeslagen door een specifieke golflengte blauw licht, zendt deze rood licht uit. Als er zuurstofmoleculen in het water aanwezig zijn, botsen deze met de aangeslagen kleurstofmoleculen, waardoor de fluorescentie-intensiteit afneemt en de fluorescentielevensduur korter wordt. Door deze verandering in fluorescentielevensduur of -intensiteit te meten, kan de concentratie opgeloste zuurstof nauwkeurig worden berekend.
Belangrijkste kenmerken:
- Geen zuurstofverbruik, geen elektrolyten:
- Dit is het meest fundamentele verschil met de membraanelektrodemethode. Optische sensoren verbruiken geen zuurstof uit het monster, waardoor nauwkeurigere resultaten worden verkregen, met name in stilstaand water met een lage stroming.
- Het is niet nodig om elektrolyten of membranen te vervangen, waardoor het onderhoud aanzienlijk wordt verminderd.
- Weinig onderhoud, hoge stabiliteit:
- Geen problemen met membraanverstopping, elektrodevergiftiging of elektrolytverontreiniging.
- Lange kalibratie-intervallen, waarbij kalibratie vaak slechts om de paar maanden of zelfs nog langer nodig is.
- Snelle respons en hoge nauwkeurigheid:
- Zeer snelle reactie op veranderingen in het opgeloste zuurstofgehalte, waardoor dynamische veranderingen in de waterkwaliteit in realtime kunnen worden vastgelegd.
- De metingen worden niet beïnvloed door de stroomsnelheid of storende stoffen zoals sulfiden, waardoor ze een superieure nauwkeurigheid en stabiliteit bieden in vergelijking met traditionele methoden.
- Minimale langetermijnafwijking:
- De eigenschappen van de fluorescerende kleurstof zijn zeer stabiel, wat resulteert in minimale signaalafwijking en een betrouwbare meting op lange termijn garandeert.
- Gebruiksgemak:
- Doorgaans direct te gebruiken (plug-and-play), zonder lange polarisatietijd na opstarten; klaar voor onmiddellijke meting.
Nadelen:
- Hogere aanschafkosten: Doorgaans duurder dan traditionele membraanelektrodesensoren.
- Een fluorescerend membraan heeft een beperkte levensduur: hoewel het lang meegaat (meestal 1-3 jaar), zal het membraan uiteindelijk door licht degraderen of vervuild raken en vervangen moeten worden.
- Mogelijke vervuiling door olie en algen: Een dikke laag olie of biologische aangroei op het sensoroppervlak kan de lichtopwekking en -ontvangst verstoren, waardoor reiniging noodzakelijk is.
2. Toepassingsscenario's
Vanwege hun uitstekende eigenschappen worden optische sensoren voor opgeloste zuurstof veelvuldig gebruikt in diverse vakgebieden waar continue en nauwkeurige monitoring van opgeloste zuurstof vereist is:
- Afvalwaterzuiveringsinstallaties:
- Een cruciale toepassing. Gebruikt voor het monitoren van opgeloste zuurstof (DO) in beluchtingstanks en aerobe/anaerobe zones om de beluchting te optimaliseren, waardoor nauwkeurige controle mogelijk is voor energiebesparing en verbeterde zuiveringsefficiëntie.
- Monitoring van natuurlijke waterlichamen (rivieren, meren, reservoirs):
- Wordt gebruikt in milieumonitoringsstations om het zelfreinigend vermogen, de eutrofiëringsstatus en de potentiële hypoxie van een waterlichaam te beoordelen, en levert zo gegevens voor ecologische bescherming.
- Aquacultuur:
- Optische zuurstof (DO) is essentieel voor de aquacultuur. Optische sensoren maken 24/7 monitoring in vijvers en tanks mogelijk. Ze kunnen alarmen activeren en automatisch beluchters inschakelen wanneer het zuurstofgehalte te laag wordt, waardoor vissterfte wordt voorkomen en de productie wordt gewaarborgd.
- Wetenschappelijk onderzoek:
- Gebruikt bij oceanografische onderzoeken, limnologische studies en ecotoxicologische experimenten waar zeer nauwkeurige, storingsarme DO-gegevens essentieel zijn.
- Industrieel proceswater:
- In systemen zoals koelwater van energiecentrales en chemische fabrieken is het belangrijk om de opgeloste zuurstof (DO) te monitoren om corrosie en biologische aangroei te beheersen.
3. Toepassingsvoorbeeld in de Filipijnen
Als archipelstaat is de economie van de Filipijnen sterk afhankelijk van aquacultuur en toerisme, terwijl het land tegelijkertijd te maken heeft met watervervuiling als gevolg van verstedelijking. Daarom is monitoring van de waterkwaliteit, met name van het opgeloste zuurstofgehalte, van cruciaal belang.
Casestudie: Slim zuurstofmonitorings- en beluchtingssysteem in de aquacultuurzones van Laguna de Bay
Achtergrond:
Laguna de Bay is het grootste meer van de Filipijnen, en de omliggende gebieden zijn cruciaal voor de aquacultuur, met name voor tilapia en melkvis (bangus). Het meer wordt echter bedreigd door eutrofiëring. Tijdens de hete zomermaanden kan waterstratificatie leiden tot zuurstofgebrek in de diepere lagen, wat vaak massale vissterfte veroorzaakt en aanzienlijke economische verliezen voor de kwekers tot gevolg heeft.
Toepassingsoplossing:
Het Bureau voor Visserij en Aquatische Hulpbronnen (BFAR) heeft in samenwerking met lokale overheden het gebruik van een intelligent systeem voor waterkwaliteitsmonitoring en -controle, gebaseerd op optische zuurstofsensoren, bevorderd in grootschalige commerciële kwekerijen en belangrijke gebieden van het meer.
Systeemcomponenten en workflow:
- Monitoringpunten: Op verschillende plaatsen in de visvijvers (vooral in diepere gedeelten) en op belangrijke locaties in het meer werden boeien voor waterkwaliteitsmetingen met meerdere parameters en optische zuurstofsensoren geplaatst. Deze sensoren werden gekozen omdat:
- Weinig onderhoud: Dankzij hun lange, onderhoudsvrije werking zijn ze ideaal voor gebieden met beperkt technisch personeel.
- Bestand tegen verstoring: Minder gevoelig voor aangroei in organisch rijke en troebele aquacultuurwateren.
- Realtime data: Kan elke minuut data leveren, waardoor plotselinge dalingen van de zuurstofverzadiging snel kunnen worden gedetecteerd.
- Gegevensoverdracht: Sensorgegevens worden in realtime via draadloze netwerken (bijv. GPRS/4G of LoRa) naar een cloudplatform en mobiele apps van boeren verzonden.
- Slimme besturing en vroegtijdige waarschuwing:
- Platformzijde: Het cloudplatform is ingesteld met alarmdrempels voor opgeloste zuurstof (bijv. lager dan 3 mg/L).
- Gebruikerszijde: Boeren ontvangen hoorbare/visuele waarschuwingen, sms-berichten of app-notificaties.
- Automatische regeling: Het systeem kan de beluchters automatisch inschakelen totdat het zuurstofgehalte weer binnen een veilig bereik is.
Resultaten:
- Verminderde vissterfte: Vroege waarschuwingen en automatische beluchting hebben met succes meerdere gevallen van vissterfte voorkomen die werden veroorzaakt door kritisch lage zuurstofniveaus gedurende de nacht of vroege ochtend.
- Verbeterde efficiëntie in de landbouw: Boeren kunnen voeding en beluchting wetenschappelijker beheren, waardoor de elektriciteitskosten dalen (doordat beluchters niet 24/7 hoeven te draaien) en de voerconversie en de groeisnelheid van de vissen verbeteren.
- Gegevens voor milieubeheer: Monitoringstations in het meer voorzien BFAR van langetermijngegevens over de ruimtelijke en temporele concentratie van opgeloste zuurstof (DO), wat helpt bij het analyseren van eutrofiëringstrends en het formuleren van een meer wetenschappelijk onderbouwd beleid voor het beheer van het meer.
Samenvatting:
In ontwikkelingslanden zoals de Filipijnen, waar aquacultuur hoge risico's kent en de infrastructuur vaak te wensen overlaat, zijn optische zuurstofsensoren een ideaal technologisch hulpmiddel gebleken voor precisielandbouw en slim milieubeheer. Dit komt door hun duurzaamheid, lage onderhoudskosten en hoge betrouwbaarheid. Ze helpen boeren niet alleen risico's te beperken en hun inkomen te verhogen, maar bieden ook waardevolle data ter bescherming van de kostbare aquatische ecosystemen van de Filipijnen.
We kunnen ook diverse oplossingen bieden voor
1. Draagbare meter voor het meten van meerdere waterparameters
2. Drijvend boeiensysteem voor waterkwaliteitsmetingen met meerdere parameters.
3. Automatische reinigingsborstel voor de multiparameter watersensor
4. Complete set servers en software draadloze module, ondersteunt RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Voor meer SENSOR informatie,
Neem contact op met Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com
Tel: +86-15210548582
Geplaatst op: 30 oktober 2025